DE69933015T2 - SUSPENSION FOR THE CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING OF COPPER SUBSTRATES - Google Patents

SUSPENSION FOR THE CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING OF COPPER SUBSTRATES Download PDF

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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

(1) Anwendungsbereich der Erfindung(1 Scope the invention

Diese Erfindung betrifft einen chemisch-mechanischen Polierschlamm, der einen Komplexbildner, mindestens ein Oxidationsmittel und mindestens ein Schleifmittel aufweist. Der Schlamm ist dahingehend bemerkenswert, dass er kein Filmbildungsmittel aufweist. Die Mengen und Arten von Oxidationsmitteln und Komplexbildnern sind so ausgewählt, dass sie Polieren maximieren, während die Tiefe einer beliebigen Passivierungsschicht auf der Substratoberfläche minimiert wird. Der chemisch-mechanische Polierschlamm ist zum Polieren von mit der Halbleiterherstellung in Zusammenhang stehenden Metallschichten und Dünnfilmen verwendbar. Genauer ausgedrückt betrifft diese Erfindung chemischmechanische Polierschlämme aus drei Komponenten, die insbesondere zum Polieren von Mehrfachmetallschichten und Dünnfilmen formuliert sind, wobei eine der Schich ten oder einer der Filme aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung besteht.These The invention relates to a chemical mechanical polishing slurry, the a complexing agent, at least one oxidizing agent and at least having an abrasive. The mud is remarkable in that that he has no film-forming agent. The quantities and types of Oxidizing agents and complexing agents are selected so that they maximize polishing while minimizes the depth of any passivation layer on the substrate surface becomes. The chemical-mechanical polishing slurry is for polishing metal layers associated with semiconductor fabrication and thin films usable. More specifically This invention relates to chemical mechanical polishing slurry three components, especially for polishing multiple metal layers and thin films formulated with one of the layers or one of the films Copper or a copper-containing alloy.

(2) Beschreibung des Standes der Technik(2) Description of the state of the technique

Integrierte Schaltungen bestehen aus Millionen aktiver, in oder auf einem Siliziumsubstrat ausgebildeter Vorrichtungen. Die aktiven Vorrichtungen, die anfangs voneinander isoliert sind, werden miteinander verbunden, um funktionale Schaltungen und Komponenten auszubilden. Die Vorrichtungen sind durch die Verwendung gut bekannter Mehrebenenverdrahtungen miteinander verbunden. Verdrahtungsstrukturen weisen normalerweise eine erste Metallisierungsschicht, eine Verdrahtungsschicht, eine zweite Metallisierungsebene und manchmal eine dritte, und nachfolgende Metallisierungsebene auf. Dielektrische Zwischenebenen wie zum Beispiel dotiertes und undotiertes Siliziumdioxid (SiO2), werden zur elektrischen Isolation der verschiedenen Metallisierungsebenen in einem Siliziumsubstrat oder – quelle verwendet. Die elektrischen Verbindungen zwischen verschiedenen Verdrahtungsebenen werden durch die Verwendung von metallisierten Durchgängen hergestellt. In dem U.S.-Patent Nr. 4,789,648, welches in diesem Dokument per Bezugnahme integriert ist, ist ein Verfahren zur Herstellung von Mehrfachmetallisierungsschichten und metallisierten Durchgängen in Isolatorfilmen beschrieben. Auf ähnliche Weise werden Metallkontakte zur Ausbildung elektrischer Verbindungen zwischen in einer Quelle ausgebildeten Verdrahtungsebenen und Vorrichtungen verwendet. Die Metalldurchgänge und -kontakte können mit verschiedenen Metallen und Legierungen gefüllt sein, die Titan (Ti), Titannitrid (TiN), Tantal (Ta), Aluminiumkupfer (Al-Cu), Aluminiumsilizium (Al-Si), Kupfer (Cu), Wolfram (W) und Kombinationen derselben umfassen. Bei den Metalldurchgängen und -kontakten wird im Allgemeinen eine Adhäsionsschicht wie zum Beispiel aus Titannitrid- (TiN) und/oder Titan (Ti) verwendet, um die Durchgangsmetalle zum Anhaften an dem SiO2-Substrat zu veranlassen. Auf der Kontaktebene funktioniert der Sperrfilm als eine Diffusionsbarriere, um ein Reagieren des Füllmetalls mit SiO2 zu vermeiden.Integrated circuits consist of millions of active devices formed in or on a silicon substrate. The active devices, which are initially isolated from each other, are connected together to form functional circuits and components. The devices are interconnected by the use of well-known multi-level wirings. Wiring structures typically include a first metallization layer, a wiring layer, a second metallization level, and sometimes a third and subsequent metallization level. Dielectric intermediate planes, such as doped and undoped silicon dioxide (SiO 2 ), are used to electrically insulate the various metallization levels in a silicon substrate or source. The electrical connections between different wiring levels are made through the use of metallized vias. U.S. Patent No. 4,789,648, which is incorporated herein by reference, discloses a method for making multiple metallization layers and metallized vias in insulator films. Similarly, metal contacts are used to form electrical connections between wiring levels and devices formed in a source. The metal vias and contacts may be filled with various metals and alloys including titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tantalum (Ta), aluminum copper (Al-Cu), aluminum silicon (Al-Si), copper (Cu), tungsten (W) and combinations thereof. In the metal vias and contacts, an adhesion layer such as titanium nitride (TiN) and / or titanium (Ti) is generally used to cause the through metals to adhere to the SiO 2 substrate. At the contact level, the barrier film functions as a diffusion barrier to avoid reacting the filler metal with SiO 2 .

Bei einem Halbleiterherstellungsverfahren werden Metalldurchgänge und/oder -kontakte durch eine dünnflächige Metallablagerung ausgebildet, woraufhin ein chemisch-mechanischer (CMP) Polierschritt folgt. Bei einem typischen Verfahren werden Durchgangslöcher durch einen Zwischenebenen-Nichtleiter/Interlevel Dielectric (ILD) zu Zwischenebenenleitungen oder zu einem Halbleitersubstrat geätzt. Danach wird im Allgemeinen über dem Zwischenebenen-Nichtleiter eine dünne Adhäsionsschicht wie zum Beispiel aus Titannitrid und/oder Titan ausgebildet und in das geätzte Durchgangsloch geleitet. Dann wird ein Metallfilm über der Adhäsionsschicht und in das Durchgangsloch hinein dünnflächig abgelagert. Die Ablagerung wird so lange fortgesetzt, bis das Durchgangsloch mit dem dünnflächig abgelagerten Metall gefüllt ist. Schließlich wird das über schüssige Metall durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) entfernt, um Metalldurchgänge auszubilden. Verfahren zur Herstellung und/oder für chemischmechanisches Polieren (CMP) von Zwischenebenen-Nichtleitern sind in den U.S.-Patenten Nr. 4,671,851, 4,910,155 und 4,944,836 offenbart.at In a semiconductor manufacturing process, metal passages and / or contacts through a thin metal deposit formed, followed by a chemical-mechanical (CMP) polishing step followed. In a typical process, through holes are through an intermediate level dielectric / interlevel dielectric (ILD) too Etched intermediate lines or to a semiconductor substrate. After that is generally over the intermediate level nonconductor a thin adhesion layer such as formed of titanium nitride and / or titanium and in the etched through hole directed. Then, a metal film is formed over the adhesion layer and into the through hole deposited in a thin area. The deposition is continued until the through hole with the thin surface deposited Metal filled is. After all it will be overcast metal removed by chemical mechanical polishing (CMP) to form metal passages. method for the production and / or for chemical mechanical polishing (CMP) of intermediate level dielectrics in U.S. Patent Nos. 4,671,851, 4,910,155 and 4,944,836.

Bei einem typischen chemisch-mechanischen Polierverfahren wird das Substrat in direktem Kontakt mit einem sich drehenden Polierkissen positioniert. Ein Träger übt Druck auf die Rückseite des Substrates aus. Während dem Poliervorgang werden das Kissen und der Tisch gedreht, während eine nach unten gerichtete Kraft gegen die Rückseite des Substrates aufrechterhalten wird. Eine schleifende und chemisch reagierende Lösung, die im Allgemeinen als „Schlamm" bezeichnet wird, wird während dem Polieren auf dem Kissen abgelagert. Der Schlamm startet den Poliervorgang, indem er mit dem gerade polierten Film chemisch reagiert. Der Poliervorgang wird durch die Drehbewegung des Kissens im Verhältnis zu dem Substrat erleichtert, wenn Schlamm auf die Grenzfläche zwischen Mikroplättchen und Kissen aufgetragen wird. Das Polieren wird auf diese Weise fortgesetzt, bis der gewünschte Film auf dem Isolator abgetragen ist. Die Schlammzusammensetzung ist ein bedeutender Faktor bei dem chemischmechanischen Polierschritt. In Abhängigkeit von der Wahl des Oxidationsmittels, des Schleifmittels und anderer verwendbarer Zusätze kann der Polierschlamm so anwendungsspezifisch angefertigt sein, dass er ein wirksames Polieren von Metallschichten mit erwünschten Polierraten bietet, während er gleichzeitig Oberflächenfehler, -defekte, -korrosion und -erosion minimiert. Darüber hinaus kann der Polierschlamm verwendet werden, um für andere, bei der aktuellen integrierten Schaltungstechnologie verwendete Dünnfilmmaterialien, wie zum Beispiel Titan, Titannitrid und dgl. gesteuerte Polierselektivitäten bereitzustellen.In a typical chemical mechanical polishing process, the substrate is positioned in direct contact with a rotating polishing pad. A carrier applies pressure to the backside of the substrate. During polishing, the pad and table are rotated while maintaining a downward force against the back surface of the substrate. A grinding and chemically reacting solution, commonly referred to as "sludge", is deposited on the pad during polishing, and the mud initiates the polishing process by chemically reacting with the film being polished The polishing process is accomplished by the rotational motion of the pad relative to the substrate, when sludge is applied to the interface between die and pad, polishing is continued until the desired film on the insulator has been removed The sludge composition is a significant factor in the chemical mechanical polishing step of the election For example, with the oxidizer, abrasive, and other useful additives, the polishing slurry can be engineered to provide effective polishing of metal layers with desired polishing rates while minimizing surface imperfections, defects, corrosion, and erosion. In addition, the polishing slurry can be used to provide controlled polishing selectivities to other thin film materials used in current integrated circuit technology, such as titanium, titanium nitride and the like.

Typische chemisch-mechanische Polierschlämme enthalten einen Schleifwerkstoff, zum Beispiel Kieselerde oder Aluminiumoxid, die in einem oxidierenden wässrigen Medium schweben. In dem U.S.-Patent Nr. 5,244,534 von Yu et al. wird zum Beispiel ein Aluminiumoxid, Wasserstoffperoxid und entweder Kalium oder Ammoniumhydroxid enthaltender Schlamm erwähnt, der zur Abtragung von Wolfram mit vorhersagbaren Raten verwendbar ist, wobei nur wenig von der darunter liegenden Isolierschicht entfernt wird. In dem U.S.-Patent Nr. 5,209,816 von Yu et al. ist ein Schlamm offenbart, der Perchlorsäure, Wasserstoffperoxid und einen festen Schleifwerkstoff in einem wässrigen Medium enthält. In dem U.S.-Patent Nr. 5,340,370 von Cadien und Feller ist ein Wolfram-Polierschlamm offenbart, der etwa 0,1M rotes Blutlaugensalz, etwa 5 Gewichts-% Kieselerde und Kaliumacetat enthält. Essigsäure wird beigemischt, um den pH-Wert auf etwa 3,5 zu puffern.typical chemical-mechanical polishing slurry contain a grinding material, for example silica or alumina, which in an oxidizing aqueous Float medium. In U.S. Patent No. 5,244,534 to Yu et al. For example, an alumina, hydrogen peroxide, and either Mentions sludge containing potassium or ammonium hydroxide, the usable for the removal of tungsten with predictable rates, with little removed from the underlying insulating layer becomes. In U.S. Patent No. 5,209,816 to Yu et al. is a mud discloses perchloric acid, Hydrogen peroxide and a solid abrasive material in an aqueous Contains medium. Cadien and Feller U.S. Patent No. 5,340,370 discloses a tungsten polishing slurry discloses about 0.1M red blood lye salt, about 5% by weight Silica and potassium acetate contains. acetic acid is added to buffer the pH to about 3.5.

In dem U.S.-Patent Nr. 4,789,648 von Beyer et al. ist eine Schlammformulierung unter Verwendung von Aluminiumoxidschleifmitteln in Verbindung mit Schwefel-, Salpeter- und Essigsäuren und entionisiertem Wasser be schrieben. In den U.S.-Patenten Nr. 5,391,258 und 5,476,606 sind Schlämme zum Polieren eines aus Metall und Kieselerde bestehenden Verbundwerkstoffes offenbart, der ein wässriges Medium, Schleifpartikel und ein Anion umfasst, welches die Rate der Kieselerdeabtragung steuert. Weitere Polierschlämme zur Verwendung bei chemisch-mechanischen Polieranwendungen sind in dem U.S.-Patent Nr. 5,527,423 von Neville et al., U.S.-Patent 5,354,490 von Yu et al., U.S.-Patent Nr. 5,157,876 von Medellin, U.S.-Patent Nr. 5,137,544 von Medellin und U.S.-Patent Nr. 4,956,313 von Cote et al beschrieben.In U.S. Patent No. 4,789,648 to Beyer et al. is a mud formulation using alumina abrasives in conjunction with Sulfuric, nitric and acetic acids and deionized water. In U.S. Pat. 5,391,258 and 5,476,606 are sludges for polishing a Discloses metal and silica of existing composite material, the one watery Medium, abrasive particles and an anion comprising the rate the gravel erosion controls. Other polishing slurry for use in chemical-mechanical polishing applications are described in U.S. Patent No. 5,527,423 to Neville et al., U.S. Patent 5,354,490 to Yu et al., U.S. Patent No. 5,157,876 to Medellin, U.S. Patent No. 5,137,544 by Medellin and U.S. Patent No. 4,956,313 to Cote et al.

Beim Stand der Technik werden verschiedene Mechanismen offenbart, durch die Metalloberflächen mit Schlämmen poliert werden können. Die Metalloberfläche kann unter Verwendung eines Schlammes poliert werden, bei dem keine Deckschicht ausgebildet wird, wobei in diesem Fall der Vorgang mit der mechanischen Abtragung von Metallpartikeln und ihrer Auflösung in dem Schlamm fortgesetzt wird. Bei einem solchen Mechanismus sollte die chemische Auflösungsrate gering sein, um Nassätzen zu vermeiden. Ein bevorzugterer Mechanismus ist jedoch einer, bei dem eine dünne abschleifbare Schicht ununterbrochen durch die Reaktion zwischen der Metalloberfläche und einer oder mehreren Komponenten in dem Schlamm, wie zum Beispiel einem Komplexbildner und/oder einer Filmbildungsschicht ausgebildet wird. Die dünne abschleifbare Schicht wird dann durch mechanische Einwirkung gesteuert abgetragen. Sobald der mechanische Vorgang angehalten ist, verbleibt ein dünner passiver Film auf der Oberfläche und steuert den Nassätzvorgang. Die Steuerung des chemisch-mechanischen Poliervorganges ist viel leichter, wenn das Polieren mit einem chemisch-mechanischen Polierschlamm unter Verwendung dieses Mechanismus durchgeführt wird.At the The prior art discloses various mechanisms by the metal surfaces with whitewash can be polished. The metal surface can be polished using a slurry in which no Cover layer is formed, in which case the process with the mechanical removal of metal particles and their dissolution in the mud is continued. In such a mechanism should the chemical dissolution rate be low to wet etching to avoid. However, a more preferred mechanism is one in a thin one abradable layer uninterrupted by the reaction between the metal surface and one or more components in the slurry, such as a complexing agent and / or a film-forming layer is formed becomes. The thin one abradable layer is then controlled by mechanical action ablated. Once the mechanical process is stopped, remains a thin passive Film on the surface and controls the wet etching process. The control of the chemical-mechanical polishing process is a lot easier when polishing with a chemical-mechanical polishing slurry is performed using this mechanism.

Bemühungen zur Entwicklung von Kupferschlämmen zum chemisch-mechanischen Polieren sind in der Literatur offenbart. Der RPI-Versuch (J. M. Steigerwald et al, Electrochemical Potential Measurements during the Chemical-Mechanical Polishing of Copper Thin Films/Elektrochemische Potentialmessungen während dem chemisch-mechanischen Polieren von Kupferdünnfilmen, Mat. Res. Soc. Symp. 337, 133, (1994)) konzentriert sich auf die Verwendung von Ammoniumverbindungen (Ammoniumnitrat, Chlorid, Hydroxid), Salpetersäure und Aluminiumschleifmittel. Es wird angenommen, dass die Kupferauflösung von 2 nm/min. (nach elektrochemischer Messung) von einer filmfreien Fläche erfolgt. Es wird jedoch berichtet, dass die Polierraten über 400 nm/min. liegen. Die Diskrepanz wird erklärt, indem der mechanischen Einwirkung in Bezug auf die Ausbildung von Cu-Ablagerungen Bedeutung zugemessen wird, die dann durch eine Lösung aufgelöst werden. Es sind keine Selektivitätsfaktoren gegeben.Efforts to Development of copper sludges for chemical mechanical polishing are disclosed in the literature. The RPI experiment (J.M. Steigerwald et al, Electrochemical Potential Measurements during the Chemical-Mechanical Polishing of Copper Thin Films / Electrochemical potential measurements during the chemical-mechanical Polishing copper thin films, Mat. Res. Soc. Symp. 337, 133, (1994)) focuses on the Use of ammonium compounds (ammonium nitrate, chloride, hydroxide), nitric acid and aluminum abrasives. It is believed that the copper dissolution of 2 nm / min. (after electrochemical measurement) of a film-free area he follows. However, it is reported that the polishing rates over 400 nm / min. lie. The discrepancy is explained by the mechanical Exposure to the formation of Cu deposits meaning is measured, which are then resolved by a solution. They are not selectivity factors given.

In Q. Luo et al. Chemical-Mechanical Polishing of Copper in Acidic Media Proceedings/Chemischmechanisches Polieren von Kupfer in sauren Medien, Verfahren – First International Chemical-Mechanical Polish (CMP) for VLSI/LSI Multilevel Interconnection Conference (CMP-MIC)/Erste Internationale Konferenz für chemisch-mechanisches Polieren bzw. VLSI/LSI-Mehrebenenverdrahtung (CMP-MIC), Santa Barbara, 22.-23. Februar (1996), ist die Verwendung eines chemischmechanischen Polierschlammes offenbart, der ein sehr aggressives Ätzmittel, Fe-Nitrat, pH-Wert 1-2 in Kombination mit einem Inhibitor (Benztriazol), einem schlammstabilisierenden grenzflächenaktiven Stoff (Polyethylenglykol) und Aluminiumoxid aufweist. Die chemische Reaktion wird offensichtlich durch eine Ausbildung eines korrosionshemmenden Filmes, nämlich Cu-Benztriazol gesteuert, wobei der grenzflächenaktive Stoff seine Schutzwirkung untergräbt. Die Selektivität gegenüber Oxid ist mit 15:1 zu 45:1 angegeben.In Q. Luo et al. Chemical-Mechanical Polishing of Copper in Acidic Media Proceedings / Chemomechanical Polishing of Copper in Acid Media, Procedures - First International Chemical-Mechanical Polish (CMP) for VLSI / LSI Multilevel Interconnection Conference (CMP-MIC) / First International Conference for chemical-mechanical Polishing or VLSI / LSI multi-level wiring (CMP-MIC), Santa Barbara, 22.-23. February (1996), is the use of a chemical mechanical polishing slurry revealing a very aggressive etchant, Fe nitrate, pH 1-2 in combination with an inhibitor (benzotriazole), a sludge stabilizing agent surfactant Substance (polyethylene glycol) and alumina. The chemical Reaction becomes evident by a formation of a corrosion inhibiting Filmes, namely Controlled Cu-benzotriazole, the surfactant Substance undermines its protective effect. The selectivity to oxide is with 15: 1 to 45: 1 indicated.

Die elektrochemische Arbeit in Bezug auf chemischmechanisches Polieren bei Sematech Laboratories ist in R. Carpio et al., Initial Study On Copper CMP Slurry Chemistries, Thin Solid Films/Erststudie über chemisch-mechanische Kupferpolierschlammchemien, massive Dünnfilme, 262 (1995) offenbart. In der Referenz wird die Anwendung von Elektrochemie bei der grundlegenden Charakterisierung plausibler Schlämme untersucht. Zusätzlich zu mehreren anderen wird Kaliumpermanganat als Schlammoxidationsmittel verwendet.The Electrochemical work relating to chemical-mechanical polishing at Sematech Laboratories is in R. Carpio et al., Initial Study On Copper CMP Slurry Chemistries, Thin Solid Films / Initial Chemistry-Mechanical Study Copper Polishing Slurry Chemistry, Solid Thin Films, 262 (1995). In the reference, the application of electrochemistry in the basic Characterization of plausible sludge investigated. In addition to Several others use potassium permanganate as the sludge oxidizer used.

In H. Hirabayashi et al., Chemical-Mechanical Polishing of Copper using a Slurry Composed of Glycine and Hydrogen Peroxide, Proceedings/Chemisch-mechanisches Polieren von Kupfer unter Verwendung eines aus Glyzin und Wasserstoffperoxid bestehenden Schlammes, Verfahren – First International Chemical-Mechanical Polish (CMP) for VLSI/LSI Multilevel Interconnection Conference (CMP-MIC)/Erste Internationale Konferenz für chemisch-mechanisches Polieren bzw. VLSI/LSI-Mehrebenenverdrahtung (CMP-MIC), Santa Barbara, 22.-23. Februar (1996), und in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 8 (1996) 83780 ist eine Mischung aus Glyzin, Wasserstoffperoxid und Kieselerde mit oder ohne Benztriazol für den chemisch-mechanischen Poliervorgang von Cu mit einer geringen Korrosionsrate und Fehlerquote offenbart. In den Referenzen wird offenbart, dass chemisch-mechanische Polierschlämme, die ein chemisches Mittel wie zum Beispiel Benztriazol und n-Benzoyl-n-Phenylhydroxylamin aufweisen, einen Schutzfilm auf Kupfer ausbilden. Die Abtragungsrate variiert in Abhängigkeit von der Konzentration von Schlammkomponenten. Es wurde über eine optimierte Rate von 120 nm/min. berichtet, mit einer TiN-Rate von 30 nm/min. und tellerförmigen Vertiefungen von 200 nm über die 15 μm breiten Strukturen.In H. Hirabayashi et al., Chemical-Mechanical Polishing of Copper using a Slurry Composed of Glycine and Hydrogen Peroxides, Proceedings / Chemo-Mechanical Polishing copper using one of glycine and hydrogen peroxide existing sludge, process - First International Chemical-Mechanical Polish (CMP) for VLSI / LSI Multilevel Interconnection Conference (CMP-MIC) / First International Conference on Chemical-mechanical Polishing or VLSI / LSI multi-level wiring (CMP-MIC), Santa Barbara, 22.-23. February (1996), and Japanese Patent Application No. 8 (1996) 83780 is a mixture of glycine, hydrogen peroxide and silica with or without benzotriazole for the chemical-mechanical polishing process of Cu with a low Corrosion rate and error rate revealed. In the references will discloses that chemical-mechanical polishing slurry containing a chemical agent such as benzotriazole and n-benzoyl-n-phenylhydroxylamine to form a protective film on copper. The removal rate varies dependent on from the concentration of sludge components. It was about one optimized rate of 120 nm / min. reported with a TiN rate of 30 nm / min. and plate-shaped Wells of 200 nm over the 15 μm wide Structures.

In der WO 97/43087 ist ein chemisch-mechanischer Polierschlamm offenbart, der ein wässriges Medium, ein Schleifmittel, ein Oxidationsmittel und eine organische Säure umfasst.In WO 97/43087 discloses a chemical-mechanical polishing slurry, the one watery Medium, an abrasive, an oxidizer and an organic Acid includes.

In der EP-A-O 811 666 ist ein chemisch-mechanischer Polierschlamm offenbart, der einen pH-Wert in dem Bereich von 1,5 bis 3,0 aufweist, der ein Oxidationsmittel wie zum Beispiel Eisen(III)-nitrat, einen fluorid haltigen Zusatz wie zum Beispiel Flusssäure in einer Menge von 0,01 bis 0,3 Gewichts-%, und ein Schleifmittel aufweist, welches aus Feinmetallpartikeln wie zum Beispiel geräuchertem Aluminiumoxid besteht.In EP-A-0 811 666 discloses a chemical-mechanical polishing slurry, having a pH in the range of 1.5 to 3.0, the Oxidizing agents such as iron (III) nitrate, a fluoride-containing Additive such as hydrofluoric acid in an amount of 0.01 to 0.3% by weight, and having an abrasive, which consists of fine metal particles such as smoked Alumina exists.

Bei der Verwendung von Poliersubstraten unter Verwendung von Schlämmen, die Passivierungsmittel wie zum Beispiel Benztriazol (BTA) enthalten, wurde entdeckt, dass die Reaktion von Benztriazol mit der Kupferoberfläche während des Polierens einen Oberflächenfilm erzeugt, der gegenüber der mechanischen Einwirkung des Schleifmittels sehr widerstandsfähig ist, wodurch die Abtragung des Oberflächenfilmes erschwert wird. Weiterhin ist der Passivierungsgrad zeitabhängig und nicht einfach steuerbar, was die Automatisierung von Substratpolierprozessen erschwert. Zusätzlich durchläuft Benztriazol einen oxidativen Abbau. Somit weist ein benztriazolhaltiger Schlamm eine kurze Lagerfähigkeitsdauer auf, welche die Herstellungsverwendbarkeit begrenzt. Diese Eigenschaften der Passivierungsmittel wie zum Beispiel Benztriazol erschweren die Verwendung von Maschinen zum Polieren passivierter Substrate auf reproduzierbare Art und Weise.at the use of polishing substrates using slurries that Passivating agents such as benzotriazole (BTA), It was discovered that the reaction of benzotriazole with the copper surface during the Polishing a surface film generated, opposite the mechanical action of the abrasive is very resistant, whereby the removal of the surface film is difficult. Furthermore, the degree of passivation is time-dependent and not easy to control what the automation of substrate polishing processes difficult. additionally goes through Benzotriazole an oxidative degradation. Thus, a benzotriazole-containing Mud a short shelf life which limits the manufacturing usability. These properties passivating agents such as benzotriazole complicate the use of machines for polishing passivated substrates in a reproducible manner.

Obwohl die Verwendung eines Filmbildungsmechanismus bei einem chemisch-mechanischen Poliervorgang wünschenswert ist, bleiben Probleme mit der Formulierung von chemisch-mechanischen Polierschlämmen bestehen, welche die Dicke der Schicht des ausgebildeten Filmes sowie Probleme kontrollieren können, wobei sie sicherstellen, dass der ausgebildete Film abschleifbar ist. Diese Probleme können filmbildende chemisch-mechanische Polierschlämme zum Ergebnis haben, die unannehmbar niedrige Polierraten oder schlechte Polierergebnisse an den Tag legen. Somit bleibt das Bedürfnis nach einem chemischmechanischen Polierschlamm bestehen, der zur Ausbildung einer abtragbaren dünnen Passivierungsschicht auf einer Substratoberfläche und genauer ausgedrückt auf der Oberfläche eines kupferlegierungshaltigen Substrates in der Lage ist. Ein wünschenswerter chemisch-mechanischer Polierschlamm wird gute Dünnfilmpolierselektivitäten an den Tag legen und gleichzeitig gut polierte Substrate mit minimalen tellerförmigen Austiefungen und geringer Fehlerquote hervorbringen.Even though the use of a film-forming mechanism in a chemical-mechanical Polishing process desirable is, remain problems with the formulation of chemical-mechanical slurries consisting of the thickness of the layer of the formed film as well as control problems, making sure that the formed film is abradable is. These problems can film-forming chemical-mechanical polishing slurry have the result unacceptably low polishing rates or poor polishing results to show the day. Thus, the need remains for a chemical mechanical Polishing sludge, which leads to the formation of an ablatable thin passivation layer on a substrate surface and more precisely on the surface a copper alloy-containing substrate is capable of. A desirable one chemical-mechanical polishing slurry will provide good thin-film polishing selectivity to the Lay down and at the same time well polished substrates with minimal dished Create undulations and low error rates.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft einen chemischmechanischen Polierschlamm, der zum Polieren von metallhaltigen Substraten mit wiederholbaren und annehmbaren Raten in der Lage ist.The The present invention relates to a chemical mechanical polishing slurry, for polishing metal-containing substrates with repeatable and acceptable rates.

Zusätzlich weisen die chemisch-mechanischen Polierschlämme eine niedrige Isolatorpolierselektivität auf, während sie hohe Polierselektivitäten gegenüber Kupfer und kupferlegierungshaltigen Metallschichten an den Tag legen.Additional wise the chemical-mechanical polishing slurry has a low insulator polishing selectivity while it high polishing selectivities across from Copper and copper alloy-containing metal layers.

Weiterhin betrifft diese Erfindung Verfahren zur Verwendung eines einzelnen chemisch-mechanischen Polier schlammes zum Polieren von Metallschichten und insbesondere Kupfer oder kupferlegierungshaltigen Schichten in einer integrierten Schaltung.Farther This invention relates to methods of using a single chemical-mechanical polishing slurry for polishing metal layers and in particular copper or copper alloy-containing layers in an integrated circuit.

Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung weist der chemisch-mechanische Polierschlamm ein Schleifmittel, mindestens ein Oxidationsmittel, welches aus der aus Harnstoff-Wasserstoffperoxid, Harnstoffperoxid, Wasserstoffperoxid bestehenden Gruppe und Mischungen derselben ausgewählt ist, und einen Komplexbildner auf, der aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die aus Weinsäure, Salzen derselben und Mischungen derselben besteht. Der Schlamm enthält kein Filmbildungsmittel.at an embodiment of this invention, the chemical mechanical polishing slurry comprises an abrasive, at least one oxidizing agent consisting of urea-hydrogen peroxide, Urea peroxide, hydrogen peroxide existing group and mixtures same selected is, and a complexing agent made up of the group of compounds selected is that made of tartaric acid, Salts thereof, and mixtures thereof. The mud contains no Film forming agents.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist diese Erfindung ein chemisch-mechanischer Polierschlamm. Der Schlamm weist ein Schleifmittel, ein Oxidationsmittel, welches aus der aus Wasserstoffperoxid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid bestehenden Gruppe und Mischungen derselben ausgewählt ist, und Weinsäure auf. Der chemisch-mechanische Polierschlamm weist einen pH-Wert von 5,0 bis 9,0 auf, wobei der Schlamm jedoch kein Filmbildungsmittel enthält.at a further embodiment this invention is a chemical-mechanical polishing slurry. Of the Mud has an abrasive, an oxidizer, which is made from the group consisting of hydrogen peroxide, urea-hydrogen peroxide and mixtures thereof is, and tartaric acid on. The chemical mechanical polishing slurry has a pH from 5.0 to 9.0, but the slurry is not a film-forming agent contains.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Erfindung ein Verfahren zum Polieren eines Substrates mit mindestens einer Metallschicht. Das Polieren wird durch Beimischen von 1,0 bis 15,0 Gewichts-% eines Schleifmittels, von 0,3 bis 17,0 Gewichts-% eines Oxidationsmittels, von 0,1 bis 5,0 Gewichts-% mindestens eines Komplexbildners ausgeführt, wobei der Komplexbildner aus der aus Weinsäure, Salzen derselben bestehenden Gruppe und Mischungen derselben ausgewählt ist, und entionisiertes Wasser, um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm zu ergeben. Dem Schlamm wird kein Filmbildungsmittel beigemischt. Der pH-Wert des Schlammes wird auf einen Bereich von 5 bis 9 eingestellt. Dann wird der chemisch-mechanische Polierschlamm auf das Substrat aufgetragen, und mindestens ein Teil der Metallschicht wird von dem Substrat durch Inkontaktbringen eines Kissens mit dem Substrat und Bewegen des Kissens im Verhältnis zu dem Substrat abgetragen.at a further embodiment the invention is a method for polishing a substrate with at least a metal layer. The polishing is done by mixing 1.0 to 15.0% by weight of an abrasive, from 0.3 to 17.0% by weight an oxidizing agent, from 0.1 to 5.0% by weight of at least one complexing agent executed the complexing agent consisting of tartaric acid, salts thereof Group and mixtures thereof is selected, and deionized Water to give a chemical mechanical polishing slurry. The sludge is not mixed with a film-forming agent. The pH the sludge is adjusted to a range of 5 to 9. Then the chemical-mechanical polishing slurry is applied to the substrate, and at least a portion of the metal layer is penetrated by the substrate Contacting a pad with the substrate and moving the pad Pillow in proportion removed to the substrate.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Erfindung ein Mehrfachpaketsystem zur Verwendung zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Polierschlammes. Das Mehrfachpaketsystem umfasst einen ersten Behälter, der einen Komplexbildner aufweist, der aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die aus Weinsäure, Salzen derselben und Mischungen derselben besteht, und einen zweiten Behälter, der ein Oxidationsmittel aufweist, welches aus der aus Harnstoff-Wasserstoffperoxid, Harnstoffperoxid, Wasserstoffperoxid bestehenden Gruppe und Mischungen derselben ausgewählt ist. Es ist ein Schleifmittel in einem Behälter positioniert, der aus der aus dem ersten Behälter, dem zweiten Behälter oder einem dritten Behälter bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Das Mehrfachpaketsystem weist kein Filmbildungsmittel auf.at a further embodiment the invention is a multiple package system for use in manufacture a chemical-mechanical polishing slurry. The multi-package system comprises a first container, having a complexing agent selected from the group of compounds selected is that made of tartaric acid, Salts thereof, and mixtures thereof, and a second Container, having an oxidizing agent consisting of urea-hydrogen peroxide, Urea peroxide, hydrogen peroxide existing group and mixtures same selected is. It is an abrasive positioned in a container made of the one from the first container, the second container or a third container existing group selected is. The multi-package system has no film-forming agent.

BESCHREIBUNG DER AKTUELLEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION THE CURRENT EMBODIMENT

Die vorliegende Erfindung betrifft eine chemischmechanische Polierzusammensetzungsvorstufe und einen chemisch-mechanischen Polierschlamm, der selbst ohne ein Filmbildungsmittel wirksam ist. Der chemischmechanische Polierschlamm weist ein Schleifmittel und die Vorstufe auf. Die Vorstufe umfasst mindestens ein Oxidationsmittel und einen Komplexbildner, wobei das Oxidationsmittel und der Komplexbildner so ausgewählt und in solchen Mengen formuliert sind, dass die Auflösung der Oberfläche des polierten Substrates gehemmt wird. Der chemisch-mechanische Polierschlamm ist zur Verwendung zum Polieren von Metallen, insbesondere Kupfer und kupferhaltigen Metallschichten in Verbindung mit einem Substrat geeignet, welches aus der aus integrierten Schaltungen, Dünnfilmen, Mehrfachebenen-Halbleitern und Mikroplättchen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.The The present invention relates to a chemical mechanical polishing composition precursor and a chemical-mechanical polishing slurry, which itself without a Film forming agent is effective. The chemical-mechanical polishing slurry has an abrasive and the precursor. The precursor includes at least one oxidizing agent and a complexing agent, wherein the oxidizing agent and the complexing agent are selected and formulated in such quantities that the dissolution of the surface of the is inhibited polished substrate. The chemical-mechanical polishing slurry is for use for polishing metals, in particular copper and copper-containing metal layers in conjunction with a substrate suitable, consisting of the integrated circuits, thin films, Multi-level semiconductors and microplates existing group selected is.

Vor der Beschreibung der Details der verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung werden einige in diesem Dokument verwendete Begriffe definiert. Der chemisch-mechanische Polierschlamm („CMP-Schlamm") ist ein verwendbares Produkt dieser Erfindung, welches ein Oxidationsmittel, ein Schleifmittel, einen Komplexbildner und andere optionale Bestandteile umfasst. Der chemischmechanische Polierschlamm umfasst jedoch kein Filmbildungsmittel. Der chemisch-mechanische Polierschlamm ist zum Polieren von Mehrfachebenenmetallisierungen verwendbar, die Halbleiter-Dünnfilme, Dünnfilme integrierter Schaltungen umfassen können, jedoch nicht darauf begrenzt sind, und für alle beliebigen anderen Filme, Oberflächen und Substrate, bei denen chemischmechanische Poliervorgänge anwendbar sind. Die Begriffe „Kupfer" und „kupferhaltige Legierungen" werden in diesem Dokument abwechselnd verwendet, da es innerhalb des Verständnisses von Fachleuten in diesem Bereich liegt, dass die Begriffe Substrate mit Schichten aus reinem Kupfer, Kupfer-Aluminiumlegierungen und Ti/TiN/Cu- und Ta/TaN/Cu-Mehrfachschichtsubstrate umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind.In front the description of the details of the various preferred embodiments of this invention will become some terms used in this document Are defined. The chemical mechanical polishing slurry ("CMP slurry") is a usable one Product of this invention containing an oxidizing agent, an abrasive, a complexing agent and other optional ingredients. However, the chemical mechanical polishing slurry does not include a film-forming agent. The chemical mechanical polishing slurry is for polishing multi-level metallizations usable, the semiconductor thin films, thin films integrated circuits, but not limited thereto are, and for any other films, surfaces and substrates in which chemical-mechanical polishing processes are applicable. The terms "copper" and "copper-containing Alloys " used in this document alternately, as it is within the understanding from professionals in this field lies that the terms substrates with layers of pure copper, copper-aluminum alloys and Ti / TiN / Cu and Ta / TaN / Cu multilayer substrates include, but are not limited to.

Der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung enthält mindestens ein Oxidationsmittel. Das Oxidationsmittel hilft bei der Oxidation der Substratmetallschicht oder -schichten in ihr entsprechendes Oxid, Hydroxid oder Ionen. So kann zum Beispiel das Oxidationsmittel bei der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden, um eine Metallschicht in ihr entsprechendes Oxid oder Hydroxid, zum Beispiel Titan in Titanoxid, Wolfram in Wolframoxid, Kupfer in Kupferoxid, Tantal in Tantaloxid und Aluminium in Aluminiumoxid zu oxidieren. Das Oxidationsmittel ist verwendbar, wenn es in einen chemisch-mechanischen Polierschlamm zum Polieren von Metallen und von auf Metall basierenden Komponenten einschließlich Titan, Titannitrid, Tantal, Tantalnitrid, Kupfer, Wolfram, Aluminium und Aluminiumlegierungen wie zum Beispiel Aluminium-Kupferlegierungen und verschiedenen Mischungen und Kombinationen derselben integriert wird, indem die Metalle mechanisch poliert werden, um die jeweilige Oxidschicht abzutragen.Of the Chemical mechanical polishing slurry of this invention contains at least an oxidizing agent. The oxidizing agent helps with the oxidation the substrate metal layer or layers into its corresponding oxide, Hydroxide or ions. For example, the oxidizing agent in of the present invention are used to form a metal layer in their corresponding oxide or hydroxide, for example titanium in Titanium oxide, tungsten in tungsten oxide, copper in copper oxide, tantalum in tantalum oxide and aluminum in alumina. The oxidizing agent is suitable when used in a chemical-mechanical polishing slurry for Polishing metals and metal-based components including Titanium, titanium nitride, tantalum, tantalum nitride, copper, tungsten, aluminum and aluminum alloys such as aluminum-copper alloys and various mixtures and combinations thereof is mechanically polished by the metals to the respective Remove oxide layer.

Das in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm dieser Erfindung verwendete Oxidationsmittel wird aus Verbindungen ausgewählt, die nach der Reduktion Hydroxylradikale ausbilden. Solche Oxidationsmittel legen gute Polierselektivitäten gegenüber Metall und metallhaltigen Substratschichten und insbesondere gegenüber Kupferlegierungsschichten an den Tag. Das Oxidationsmittel wird insbesondere aus Harnstoff-Wasserstoffperoxid, Harnstoffperoxid und Wasserstoffperoxid und Mischungen derselben ausgewählt, wobei Wasserstoffperoxid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid und Mischungen derselben bevorzugte Oxidationsmittel sind.The used in the chemical mechanical polishing slurry of this invention Oxidizing agent is selected from compounds that after reduction Form hydroxyl radicals. Such oxidants provide good polishing selectivities over metal and metal-containing substrate layers, and in particular over copper alloy layers on the day. The oxidizing agent is in particular made from urea-hydrogen peroxide, Urea peroxide and hydrogen peroxide and mixtures thereof selected, where Hydrogen peroxide, urea-hydrogen peroxide and mixtures the same preferred oxidizing agent.

Das Oxidationsmittel kann in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm in einer Menge im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 30,0 Gewichts-% vorhanden sein. Vorzugsweise ist das Oxidationsmittel in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm dieser Erfindung in einer Menge im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 17,0 Gewichts-%, und am vorteilhaftesten von etwa 1,0 bis etwa 12,0 Gewichts-% vorhanden.The Oxidant may be present in the chemical mechanical polishing slurry in an amount ranging from about 0.3 to about 30.0% by weight to be available. Preferably, the oxidizing agent is in the chemical-mechanical Polishing slurry of this invention in an amount in the range of about 0.3 to about 17.0 weight%, and most preferably about 1.0 to about 12.0% by weight.

Bei einer Ausführungsform ist das Oxidationsmittel Harnstoff-Wasserstoffperoxid. Da Harnstoff-Wasserstoffperoxid aus 34,5 Gewichts-% Wasserstoffperoxid und 65,5 Gewichts-% Harnstoff besteht, muss eine größere Gewichtsmenge an Harnstoff-Wasserstoffperoxid in chemisch-mechanischen Polierschlämmen dieser Erfindung enthalten sein, um die oben beschriebene Ladung an Oxidationsmittel zu erreichen. So entspricht zum Beispiel eine Menge im Bereich von 1,0 bis 12,0 Gewichts-% Oxidationsmittel einem Harnstoff-Wasserstoffperoxidgewicht, welches drei Mal so groß ist oder 3,0 bis 36,0 Gewichts-% beträgt.at an embodiment the oxidizing agent is urea-hydrogen peroxide. Because urea hydrogen peroxide consists of 34.5% by weight of hydrogen peroxide and 65.5% by weight of urea, needs a larger amount of weight at urea-hydrogen peroxide contained in chemical mechanical polishing slurry of this invention be to achieve the above-described charge of oxidizing agent. For example, an amount in the range of 1.0 to 12.0 Weight% oxidizing agent is a urea hydrogen peroxide weight, which is three times bigger or 3.0 to 36.0% by weight.

Ein Harnstoff-Wasserstoffperoxid enthaltender chemisch-mechanischer Polierschlamm kann in einer Anzahl von Verfahren formuliert werden, einschließlich der Kombination von Harnstoffperoxid mit Wasser und durch Kombination von Harnstoff und Wasserstoffperoxid in einer wässrigen Lösung in einem Molekularverhältnisbereich von etwa 0,75:1 bis etwa 2:1, um ein Harnstoff-Wasserstoffperoxid-Oxidationsmittel zu erhalten.One Urea-hydrogen peroxide-containing chemical-mechanical Polishing sludge can be formulated in a number of methods, including the combination of urea peroxide with water and by combination of urea and hydrogen peroxide in an aqueous solution in a molecular ratio range from about 0.75: 1 to about 2: 1 to a urea-hydrogen peroxide oxidizer to obtain.

Der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung unterscheidet sich von anderen chemischmechanischen Polierschlämmen und insbesondere von zum Polieren von Kupferschichten verwendbaren chemischmechanischen Polierschlämmen dadurch, dass er zusätzlich zu dem Oxidationsmittel kein separates Filmbildungsmittel enthält. Beispiele solcher separater Filmbildungsmittel, die bei den Zusammensetzungen dieser Erfindung weggelassen werden, umfassen zyklische Verbindungen wie zum Beispiel Imidazol, Benztriazol, Benzimidazol und Benzthiazol. Ein separates Filmbildungsmittel wird von der Vorstufe und den Schlammzusammensetzungen dieser Erfindung weggelassen, um Schwierigkeiten zu vermeiden, die bei der Steuerung der Tiefe von, und bei der nachfolgenden Abtragung der durch separate Filmbildungsmittel ausgebildeten korrosionshemmenden Schichten auftreten.Of the chemical-mechanical polishing slurry of this invention differs differs from other chemo-mechanical polishing slurries and in particular from the Polishing of copper layers usable chemical-mechanical polishing sludge thereby, that he in addition to the oxidizing agent does not contain a separate film-forming agent. Examples of such separate film-forming agents used in the compositions of this invention include cyclic compounds such as imidazole, benzotriazole, benzimidazole and benzothiazole. A separate film-forming agent is from the precursor and the sludge compositions omitted this invention to avoid difficulties that in controlling the depth of, and in the subsequent ablation the corrosion-inhibiting agent formed by separate film-forming agents Layers occur.

Während des chemisch-mechanischen Polierens ist es wichtig, die Auflösung der Substratoberflächenschicht zu hemmen, um Oberflächenfehler zu minimieren. Eine als in Verbindung mit Oxidationsmitteln als nützlich befundene Klasse von Verbindungen sind Komplexbildner. Der chemisch-mechanische Schlamm dieser Erfindung weist einen aus Weinsäure und Salzen derselben, wie zum Beispiel Ammoniumtartrat sowie Mischungen derselben ausgewählten Komplexbildner auf, wobei Weinsäure am vorteilhaftesten ist.During the chemical-mechanical polishing is important to the resolution of Substrate surface layer to inhibit surface defects to minimize. One as in conjunction with oxidants as useful The class of compounds found are complexing agents. The chemical-mechanical Sludge of this invention has one of tartaric acid and salts thereof, such as for example, ammonium tartrate, as well as mixtures of the same selected complexing agents on, with tartaric acid most advantageous.

Die Komplexbildner dienen zur Ausbildung eines Komplexes mit dem oxidierten Metall, und nicht mit dem darunter liegenden, nicht oxidierten Metall, wodurch die Tiefe der Oxidationsschicht begrenzt wird. Der Komplexbildner ist in dem chemisch-mechanischen Polierschlamm dieser Erfindung in einer Menge im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5,0 Gewichts-%, und vorzugsweise in einer Menge im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 3,0 Gewichts-% vorhanden.The Complexing agents serve to form a complex with the oxidized Metal, not the underlying unoxidized metal, whereby the depth of the oxidation layer is limited. The complexing agent is in the chemical mechanical polishing slurry of this invention in an amount ranging from about 0.5 to about 5.0% by weight, and preferably in an amount ranging from about 0.5 to about 3.0% by weight present.

Es ist wünschenswert, den pH-Wert des chemischmechanischen Polierschlammes dieser Erfindung innerhalb eines Bereiches von etwa 2,0 bis etwa 12,0 und vorzugsweise von etwa 5,0 bis etwa 9,0, und am vorteilhaftesten von etwa 6,5 bis etwa 7,5 aufrechtzuerhalten, um die Steuerung des chemischmechanischen Polierverfahrens zu erleichtern. Verarbeitungsprobleme mit dem Schlamm sowie Qualitätsprobleme beim Polieren des Substrates treten dann auf, wenn der pH-Wert des chemisch-mechanischen Polierschlammes dieser Erfindung zu niedrig liegt, zum Beispiel unter 2. Wenn jedoch Weinsäure als Komplexbildner ausgewählt wird, wird der chemischmechanische Polierschlamm einen pH-Wert von 2,0 aufweisen, so dass eine Anpassung des pH-Wertes auf ein höheres Niveau notwendig wird.It is desirable to maintain the pH of the chemical mechanical polishing slurry of this invention within a range of from about 2.0 to about 12.0, and preferably from about 5.0 to about 9.0, and at most preferably from about 6.5 to about 7.5 to facilitate control of the chemical mechanical polishing process. Slurry processing problems as well as quality problems in polishing the substrate occur when the pH of the CMP slurry of this invention is too low, for example below 2. However, if tartaric acid is selected as the chelating agent, the CMP slurry will produce a pH Value of 2.0, so that an adjustment of the pH to a higher level is necessary.

Der pH-Wert der chemisch-mechanischen Polierschlämme dieser Erfindung kann unter Verwendung jeder beliebigen bekannten Säure, Lauge oder eines Amins angepasst werden. Die Verwendung von Säuren oder Basen, die keine Metallionen enthalten, wie zum Beispiel Ammoniumhydroxid und Amine, oder Salpeter-, Phosphor-, Schwefel- oder organische Säuren, wird jedoch bevorzugt, um eine Einleitung unerwünschter Metallkomponenten in den chemisch-mechanischen Polierschlamm dieser Erfindung zu vermeiden.Of the pH of the chemical mechanical polishing slurry of this invention may be as shown in FIG Use of any known acid, alkali or amine be adjusted. The use of acids or bases that no Metal ions, such as ammonium hydroxide and amines, or nitric, phosphoric, sulfuric or organic acids however, preferred to initiate unwanted metal components in to avoid the chemical mechanical polishing slurry of this invention.

Um die Stabilisierung eines chemisch-mechanischen Polierschlammes dieser Erfindung gegen Absetzen, Ausflockung und Zersetzung zu fördern, kann eine Vielfalt optionaler Zusätze zu chemisch-mechanischem Polierschlamm wie zum Beispiel grenzflächenaktive Stoffe, Stabilisatoren oder Dispersionsmittel verwendet werden. Wenn dem ersten chemisch mechanischen Polierschlamm ein grenzflächenaktiver Stoff beigemischt wird, kann es sich dabei um einen anionischen, kationischen, nichtionogenen oder amphoteren grenzflächenaktiven Stoff handeln, oder es kann eine Kombination aus zwei oder mehr grenzflächenaktiven Stoffen verwendet werden. Darüber hinaus wurde herausgefunden, dass die Beimischung eines grenzflächenaktiven Stoffes bei der Verringerung der „Within-wafer-non-uniformity (WIWNU/Mikroplättcheninterne Ungleichförmigkeit) der Mikroplättchen nützlich sein kann, wodurch die Oberfläche des Mikroplättchens verbessert wird und Mikroplättchenfehler vermieden werden.Around the stabilization of a chemical-mechanical polishing slurry this Invention against settling, flocculation and decomposition can promote a variety of optional additions to chemical-mechanical polishing sludge such as surface-active Substances, stabilizers or dispersants are used. If the first chemically mechanical polishing slurry is a surface-active Substance is mixed, it may be an anionic, cationic, nonionic or amphoteric surfactants Act substance, or it can be a combination of two or more surfactants be used. About that In addition, it was found that the admixture of a surfactant Stoffes in reducing the "within-wafer-non-uniformity (WIWNU / die Internal unevenness) the microplates useful can be, reducing the surface of the microplate is improved and microplate flaws be avoided.

Im Allgemeinen sollte die Menge solcher optionaler Zusätze wie zum Beispiel eines grenzflächenaktiven Stoffes, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ausreichend sein, um eine wirksame Stabilisierung des Schlammes zu erreichen, wobei sie typischerweise in Abhängigkeit von dem speziellen ausgewählten grenzflächenaktiven Stoff und der Art der Oberfläche des Metalloxidschleifmittels variieren wird. Wenn zum Beispiel ein ausgewählter grenzflächenaktiver Stoff in nicht ausreichender Menge verwendet wird, wird er nur eine ganz schwache oder keine Wirkung auf die Stabilisierung des chemischmechanischen Polierschlammes haben. Andererseits kann zu viel grenzflächenaktiver Stoff in dem chemischmechanischen Polierschlamm eine nicht erwünschte Schaumbildung und/oder Ausflockung in dem Schlamm zur Folge haben. Folglich sollten Stabilisatoren wie zum Beispiel grenzflächenaktive Stoffe in dem Schlamm dieser Erfindung im Allgemeinen in einer Menge im Bereich von etwa 0,001 Gewichts-% bis etwa 0,2 Gewichts-%, und vorzugsweise von etwa 0,001 bis etwa 0,1 Gewichts-% vorhanden sein. Darüber hinaus kann der Zusatz dem Schlamm direkt beigemischt, oder unter Verwendung bekannter Techniken auf der Oberfläche des Metalloxidschleifmittels eingearbeitet werden. In beiden Fällen wird die Menge des Zusatzes so angepasst, dass die gewünschte Konzentration bei dem chemisch-mechanischen Polierschlamm erreicht wird. Bevorzugte grenzflächenaktive Stoffe umfassen Dodecylsulfatnatriumsalz, Natriumlaurylsulfat, Dodecylsulfatammoniumsalz und Mischungen derselben. Beispiele verwendbarer grenzflächenaktiver Stoffe umfassen TRITON® DF-16, hergestellt von Union Carbide, und SURFYNOL®, hergestellt von Air Products and Chemicals.In general, the amount of such optional additives as, for example, a surfactant that may be used in the present invention should be sufficient to achieve effective sludge stabilization, typically depending on the particular surfactant selected and the type of surfactant the surface of the metal oxide abrasive will vary. For example, if a selected surfactant is used in an insufficient amount, it will have little or no effect on the stabilization of the chemical mechanical polishing slurry. On the other hand, too much surfactant in the chemical mechanical polishing slurry can result in undesirable foaming and / or flocculation in the slurry. Thus, stabilizers such as surfactants should generally be present in the slurry of this invention in an amount ranging from about 0.001% to about 0.2% by weight, and preferably from about 0.001 to about 0.1% by weight , In addition, the additive may be incorporated directly into the slurry or incorporated on the surface of the metal oxide abrasive using known techniques. In both cases, the amount of additive is adjusted to achieve the desired concentration in the CMP slurry. Preferred surfactants include dodecyl sulfate sodium salt, sodium lauryl sulfate, dodecyl sulfate ammonium salt, and mixtures thereof. Examples of useful surfactants include TRITON ® DF-16 manufactured by Union Carbide, and SURFYNOL ® manufactured by Air Products and Chemicals.

Der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung weist ein Schleifmittel auf. Das Schleifmittel ist typischerweise ein Metalloxidschleifmittel. Das Metalloxidschleifmittel kann aus der aus Aluminium, Titanerde, Zirkonoxid, Germanium, Kieselerde, Zer(IV)oxid bestehenden Gruppe und aus Mischungen derselben ausgewählt werden. Der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung weist vorzugsweise etwa 1,0 bis etwa 15,0 Gewichts-% oder mehr eines Schleifmittels auf. Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung etwa 2,0 bis etwa 6,0 Gewichts-% an Schleifmittel enthält.Of the Chemical mechanical polishing slurry of this invention comprises an abrasive on. The abrasive is typically a metal oxide abrasive. The metal oxide abrasive can be made of aluminum, titanium earth, Zirconia, germanium, silica, cerium (IV) oxide group and mixtures thereof. The chemical-mechanical Polishing slurry of this invention preferably has about 1.0 to about 15.0% by weight or more of an abrasive. Even more advantageous However, it is when the chemical-mechanical polishing slurry this Invention contains about 2.0 to about 6.0% by weight of abrasive.

Das Metalloxidschleifmittel kann mit jeder beliebigen Technik hergestellt werden, die Fachleuten in diesem Bereich bekannt ist. Metalloxidschleifmittel können unter Verwendung jedes beliebigen Hochtemperaturverfahrens wie zum Beispiel Sol-Gel-, Hydrothermal- oder Plasmaverfahren, oder durch Verfahren zur Herstellung von geräucherten oder niedergeschlagenen Metalloxiden hergestellt werden. Vorzugsweise ist das Metalloxid ein geräuchertes oder niedergeschlagenes Schleifmittel, und noch vorteilhafter ist es ein geräuchertes Schleifmittel, wie zum Beispiel geräucherte Kieselerde oder geräuchertes Aluminiumoxid. Die Herstellung von geräucherten Metalloxiden ist zum Beispiel ein gut bekanntes Verfahren, welches die Hydrolyse von geeignetem Ausgangsmaterialdampf (wie zum Beispiel Aluminiumchlorid für ein Aluminiumoxid-Schleifmittel) in einer Flamme aus Wasserstoff und Sauerstoff umfasst. Geschmolzene, grob kugelförmige Partikel, deren Durchmesser sich durch die Verfahrensparameter verändern, werden beim Verbrennungsvorgang ausgebildet. Diese geschmolzenen Kugeln aus Aluminiumoxid oder einem ähnlichen Oxid, die typischerweise als Primärpartikel bezeichnet werden, verschmelzen miteinander, indem sie an ihren Kontaktpunkten Kollisionen durchlaufen, um verzweigte, dreidimensionale kettenähnliche Aggregate auszubilden. Die zum Zerbrechen von Aggregaten notwendige Kraft ist beträchtlich, und wird oftmals als unumkehrbar angesehen. Während dem Kühlen und Sammeln durchlaufen die Aggregate weitere Kollisionen, was einige mechanische Verwicklungen zum Ergebnis haben kann, wodurch sich Agglomerate bilden. Von Agglomeraten wird angenommen, dass sie durch van der Waals-Kräfte lose zusammengehalten, und durch geeignete Dispersion in einem geeigneten Medium umgekehrt, d. h. getrennt werden können.The metal oxide abrasive can be made by any technique known to those skilled in the art. Metal oxide abrasives can be made using any high temperature process, such as sol-gel, hydrothermal, or plasma processes, or by processes for producing smoked or precipitated metal oxides. Preferably, the metal oxide is a smoked or deposited abrasive, and more preferably, it is a smoked abrasive such as smoked silica or smoked alumina. The production of smoked metal oxides, for example, is a well-known process which involves the hydrolysis of suitable feedstock vapor (such as aluminum chloride for an alumina abrasive) in a flame of hydrogen and oxygen. Molten, roughly spherical particles whose diameters change as a result of the process parameters are formed during the combustion process. The The molten balls of alumina or similar oxide, which are typically referred to as primary particles, fuse together by undergoing collisions at their points of contact to form branched, three-dimensional chain-like aggregates. The force required to break up aggregates is considerable, and is often considered irreversible. During cooling and collection, the aggregates undergo further collisions, which may result in some mechanical entanglements, thereby forming agglomerates. Agglomerates are believed to be loosely held together by van der Waals forces, and can be reversed, ie, separated, by appropriate dispersion in a suitable medium.

Niedergeschlagene Schleifmittel können mit herkömmlichen Techniken wie zum Beispiel durch Koagulation der erwünschten Partikel von einem wässrigen Medium unter dem Einfluss von hohen Salzkonzentrationen, Säuren oder anderen Koagulationsmitteln hergestellt werden. Die Partikel werden gefiltert, gewaschen, getrocknet und von Rückständen anderer Reaktionsprodukte durch herkömmliche Techniken getrennt, die Fachleuten in diesem Bereich bekannt sind.Dejected Abrasives can with conventional Techniques such as coagulation of the desired Particles of an aqueous Medium under the influence of high salt concentrations, acids or other coagulants are produced. The particles become filtered, washed, dried and residues of other reaction products by conventional Separate techniques known to those skilled in the art.

Ein bevorzugtes Metalloxid weist eine Oberfläche auf, wie sie nach dem Verfahren von S. Brunauer, P.H. Emmet und I. Teller, J. Am. Chemical Society, Band 60, Seite 309 (1938), allgemein als BET bezeichnet, berechnet wird, wobei sie im Bereich von etwa 5 m2/g bis etwa 430 m2/g, und vorzugsweise von etwa 30 m2/g bis etwa 170 m2/g liegt. Auf Grund strenger Reinheitsanforderungen der Halbleiterindustrie sollte es sich bei den bevorzugten Metalloxiden um solche mit hoher Reinheit handeln. Hochrein bedeutet, dass der Gesamtverunreinigungsgehalt von Quellen wie zum Beispiel Rohmaterialverunreinigungen und Verarbeitungs-Verunreinigungsspuren typischerweise unter 1%, und vorzugsweise unter 0,01% (d. h. 100 ppm) liegt.A preferred metal oxide has a surface as prepared by the method of S. Brunauer, PH Emmet and I. Teller, J. Am. Chemical Society, Vol. 60, p. 309 (1938), commonly referred to as BET, ranging from about 5 m 2 / g to about 430 m 2 / g, and preferably from about 30 m 2 / g to about 170 m 2 / g. Due to stringent purity requirements of the semiconductor industry, the preferred metal oxides should be those of high purity. High purity means that the total contaminant level of sources such as raw material contaminants and processing trace impurities is typically less than 1%, and preferably less than 0.01% (ie, 100 ppm).

Das in dem Schlamm dieser Erfindung verwendbare Metalloxidschleifmittel kann aus Metalloxidaggregaten oder einzelnen kugelförmigen Partikeln bestehen. Der Begriff „Partikel", wie er in diesem Dokument verwendet wird, bezieht sich auf Aggregate aus mehr als einem Primärpartikel und auf einzelne Partikel.The metal oxide abrasives useful in the slurry of this invention may be metal oxide aggregates or individual spherical particles consist. The term "particle" as used in this Document used refers to aggregates of more than a primary particle and on individual particles.

Das Metalloxidschleifmittel besteht vorzugsweise aus Metalloxidpartikeln mit einer Größenverteilung von weniger als etwa 1,0 Mikron (d. h. alle Partikel weisen weniger als 1,0 Mikron Durchmesser auf), einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von weniger als etwa 0,4 Mikron und mit einer Kraft, die ausreicht, um die van der Waals-Kräfte zwischen Schleifmittelaggregaten selbst abzuwehren und zu überwinden. Es wurde festgestellt, dass ein solches Metalloxidschleifmittel wirksam bei der Minimierung oder Vermeidung von Kratzern, Mulden, abgelösten Partikeln und anderen, während dem Schleifen entstehenden Oberflächenfehlern ist. Die Partikelgrößenverteilung bei der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung bekannter Techniken wie zum Beispiel der Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) bestimmt werden. Der durchschnittliche Aggregatdurchmesser bezieht sich auf den durchschnittlichen gleichwertigen kugelförmigen Durchmesser unter Verwendung der TEM-Bildanalyse, d. h. auf der Grundlage der Querschnittsfläche des Aggregates. Mit Kraft ist gemeint, dass entweder das Oberflächenpotential oder die Hydrationskraft der Metalloxidpartikel ausreichend sein muss, um die van der Waals-Anziehungskräfte zwischen den Partikeln abzuwehren und zu überwinden.The Metal oxide abrasive is preferably metal oxide particles with a size distribution of less than about 1.0 micron (i.e., all particles have less as 1.0 micron diameter), an average particle diameter less than about 0.4 microns and with sufficient force around the van der Waals forces to fend off and overcome between abrasive aggregates themselves. It was found that such a metal oxide abrasive effective in minimizing or avoiding scratches, hollows, detached Particles and others while is the grinding resulting surface defects. The particle size distribution in the present invention, using known techniques as determined for example by transmission electron microscopy (TEM) become. The average aggregate diameter refers to the average equivalent spherical diameter using the TEM image analysis, d. H. based on the cross-sectional area of the aggregate. By force is meant that either the surface potential or the hydration force the metal oxide particles must be sufficient to accommodate the van der Waals attractions to repel and overcome the particles.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Metalloxid-Schleifmittel aus diskreten, einzelnen Metalloxid-Partikeln bestehen, die einen primären Partikeldurchmesser von weniger als 0,4 Mikron (400 nm) und eine Oberfläche im Bereich von etwa 10 m2/g bis etwa 250 m2/g aufweisen.In another preferred embodiment, the metal oxide abrasive may consist of discrete, single metal oxide particles having a primary particle diameter of less than 0.4 microns (400 nm) and a surface area in the range of about 10 m 2 / g to about 250 m 2 / g.

Vorzugsweise ist das Metalloxidschleifmittel als konzentrierte wässrige Dispersion von Metalloxiden in das wässrige Medium des Polierschlammes integriert, welches etwa 3% bis etwa 45% Feststoffe, und vorzugsweise zwischen 10% und 20% Feststoffe aufweist. Die wässrige Dispersion von Metalloxiden kann unter Verwendung herkömmlicher Techniken, wie zum Beispiel langsamem Beimischen des Metalloxidschleifmittels zu einem geeigneten Medium, zum Beispiel entionisiertem Wasser, zur Ausbildung einer kolloiden Dispersion hergestellt werden. Die Dispersion wird typischerweise fertiggestellt, indem sie Fachleuten in diesem Bereich bekannten Schermischbedingungen unterzogen wird. Der pH-Wert der Dispersion kann von dem isoelektrischen Punkt weg auf einen pH-Wert von etwa 4,0 angepasst werden, um die kolloide Stabilität zu maximieren. Die Dispersion wird typischerweise mit entionisiertem Wasser und anderen Schlammbestandteilen während der Herstellung des chemisch-mechanischen Polierschlammes verdünnt. Das bevorzugteste Metalloxidschleifmittel. ist die von Cabot Corporation hergestellte SEMI-SPERSE® W-A355 geräucherte Aluminiumoxiddispersion. W-A355 ist eine 9 Gewichts-% geräucherte Aluminiumdispersion, die einen pH-Wert von etwa 4,0 aufweist.Preferably, the metal oxide abrasive is incorporated as a concentrated aqueous dispersion of metal oxides in the aqueous medium of the polishing slurry having from about 3% to about 45% solids, and preferably between 10% and 20% solids. The aqueous dispersion of metal oxides may be prepared using conventional techniques, such as slowly admixing the metal oxide abrasive to a suitable medium, for example deionized water, to form a colloidal dispersion. The dispersion is typically completed by subjecting it to art-known shear mixing conditions in this field. The pH of the dispersion can be adjusted from the isoelectric point to a pH of about 4.0 to maximize colloidal stability. The dispersion is typically diluted with deionized water and other sludge ingredients during the manufacture of the chemical mechanical polishing slurry. The most preferred metal oxide abrasive. is manufactured by Cabot Corporation SEMI-SPERSE ® W-A355 fumed alumina dispersion. W-A355 is a 9% by weight smoked aluminum dispersion which has a pH of about 4.0.

Obwohl der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung zum Polieren jeder Art von Metallschicht verwendet werden kann, wurde herausgefunden, dass der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung eine hohe Kupfer-, Titan-, Titannitrid- und Tantalnitrat- und annehmbare Tantalpolierraten aufweist. Zusätzlich legt der chemisch-mechanische Polierschlamm wünschenswerte niedrige Polierraten in Bezug auf die Nichtleiter-Isolierschicht an den Tag.Although the CMP slurry of this invention can be used to polish any type of metal layer, it has been found that the CMP slurry of this invention has high copper, titanium, titanium nitride, and tantalum nitrate and acceptable tantalum polish rates has. In addition, the CMP slurry exhibits desirable low polishing rates with respect to the dielectric insulating layer.

Der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung kann unter Verwendung von Fachleuten in diesem Bereich bekannter herkömmlicher Techniken hergestellt werden. Typischerweise werden das Oxidationsmittel und andere nichtschleifende Mittel mit zuvor festgelegten Konzentrationen unter niedrigen Scherbedingungen in ein wässriges Medium, wie zum Beispiel entionisiertes oder destilliertes Wasser gemischt, bis diese Komponenten vollständig in dem Medium aufgelöst sind. Eine konzentrierte Dispersion des Metalloxidschleifmittels, wie zum Beispiel geräuchertes Aluminiumoxid, wird dem Medium beigemischt und auf das gewünschte Schleifmitteleintragsniveau in dem endgültigen chemischmechanischen Polierschlamm verdünnt.Of the Chemical-mechanical polishing slurry of this invention may be used manufactured by experts in this field of known conventional techniques become. Typically, the oxidizer and other non-abrasive Medium with predetermined concentrations under low shear conditions in a watery Medium, such as deionized or distilled water mixed until these components are completely dissolved in the medium. A concentrated dispersion of metal oxide abrasive, such as for example smoked Alumina is added to the medium and to the desired level of abrasive input in the final chemical mechanical polishing slurry diluted.

Die chemisch-mechanischen Polierschlämme der vorliegenden Erfindung können als ein Paketsystem (Oxidationsmittel, Schleifmittel und Komplexbildner in einem stabilen wässrigen Medium) geliefert werden. Um einen möglichen Abbau des chemisch-mechanischen Schlammes zu vermeiden, wird mindestens die Verwendung eines Zweipaketsystems bevorzugt, wobei das erste Paket den Komplexbildner, Schleifmitteldispersion und optionale Zusätze, und das zweite Paket ein Oxidationsmittel umfasst. Andere Kombinationen der Bestandteile des chemisch-mechanischen Polierschlammes dieser Erfindung mit zwei Behältern liegen innerhalb der Kenntnis von Fachleuten in diesem Bereich.The chemical-mechanical polishing slurry of the present invention as a package system (oxidizer, abrasive and chelating agent in a stable aqueous Medium). To a possible degradation of the chemical-mechanical At least the use of a two-pack system will avoid mudding preferred, wherein the first package the complexing agent, abrasive dispersion and optional additives, and the second package comprises an oxidizer. Other combinations the components of the chemical-mechanical polishing slurry this Invention with two containers are within the knowledge of professionals in this field.

Chemisch-mechanische Polierschlämme dieser Erfindung können durch die Kombination von einem oder mehr Komplexbildnern mit einem oder mehr Metalloxidschleifmitteln und entionisiertem Wasser formuliert werden, um eine oxidationsmittelfreie chemisch-mechanische Poliervorstufe zu ergeben. Die Formulierung von chemisch-mechanischen Polierschlämmen dieser Erfindung aus einer Schlammvorstufe beseitigt mit wasserstoffperoxidhaltigen Schlämmen in Zusammenhang stehende Stabilitäts-, Transport- und Sicherheitsprobleme. Dies ist deshalb der Fall, weil die oxidationsmittelfreie chemisch-mechanische Poliervorstufe auch an dem Ort hergestellt und versandt werden kann, wo sie zum Einsatz kommt, und wobei sie dann mit einem Oxidationsmittel wie zum Beispiel Wasserstoffperoxid gemischt werden kann, um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm zu ergeben.Chemical mechanical polishing slurries of this invention by the combination of one or more complexing agents with one or more metal oxide abrasives and deionized water are formulated, an oxidizer-free chemical-mechanical polishing precursor to surrender. The formulation of chemical-mechanical polishing slurries this Invention of a sludge precursor eliminated with hydrogen peroxide-containing whitewash related stability, transportation and security issues. This is the case because the oxidant-free chemical-mechanical Polishing precursor can also be manufactured and shipped at the place where it is used, and then using an oxidizing agent such as hydrogen peroxide can be mixed to one to give chemical-mechanical polishing slurry.

Eine optionale Schlammvorstufe dieser Erfindung umfasst eine wässrige Mischung aus Harnstoff, mindestens einem Komplexbildner, der aus Weinsäure, Salzen derselben und Mischungen derselben ausgewählt ist, und mindestens ein Metalloxidschleifmittel. Zusätzliche Bestandteile außer einem Filmbildungsmittel können in die harnstoffhaltige Schlammvorstufe integriert werden.A optional sludge precursor of this invention comprises an aqueous mixture from urea, at least one complexing agent derived from tartaric acid, salts and mixtures thereof, and at least one Metal oxide. additional Components except a film-forming agent integrated into the urea-containing sludge precursor.

Die bevorzugteste Schlammvorstufe dieser Erfindung umfasst eine aus geräuchertem Aluminiumoxid, einem Komplexbildner, der Weinsäure ist, und aus einem grenzflächenaktiven Stoff in den oben offenbarten Mengen bestehende wässrige Dispersion. Die Schlammvorstufe oder Mischungen derselben weisen vorzugsweise einen pH-Wert von etwa 5,0 bis etwa 9,0 auf.The The most preferred sludge precursor of this invention comprises one smoked Alumina, a complexing agent that is tartaric acid, and a surfactant Substance in the above disclosed amounts of aqueous dispersion. The sludge precursor or mixtures thereof are preferably a pH of about 5.0 to about 9.0.

Es kann ein chemisch-mechanisches Polierschlamm-Mehrfachpaketsystem zusammen mit jeder beliebigen Standard-Polierausrüstung verwendet werden, die zur Verwendung auf der gewünschten Metallschicht des Mikroplättchens geeignet ist. Das Mehrfachpaketsystem weist eine oder mehrere chemisch-mechanische Polierschlammkomponenten je nach Eignung in wässriger oder trockener Form in zwei oder mehr Behältern auf. Das Mehrfachpaketsystem wird durch die Kombination der Komponenten aus den verschiedenen Behältern in den gewünschten Mengen zu einem Substrat verwendet, um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm zu ergeben, der mindestens ein Oxidationsmittel, einen Komplexbildner und mindestens ein Schleifmittel in den oben erwähnten Mengen enthält, was vor oder zu dem Zeitpunkt des Auftragens des Schlammes auf ein Substrat erfolgt. Das bevorzugte Paketsystem umfasst einen ersten Behälter, der eine Vorstufe eines chemisch-mechanischen Polierschlammes enthält, die Aluminiumoxid, Harnstoff, einen Komplexbildner aufweist, der aus Weinsäure, Ammoniumtartrat und Mischungen derselben ausgewählt ist, einen grenzflächenaktiven Stoff mit einem pH-Wert von etwa 5,0 bis etwa 8,0, und einen zweiten Behälter, der Wasserstoffperoxid aufweist. An dem Polierstandort werden eine zuvor ausgewählte Menge der Vorstufe eines chemisch-mechanischen Polierschlammes und eine ausgewählte Menge an Wasserstoffperoxid zu dem Zeitpunkt des Polierens kombiniert, um einen chemischmechanischen Polierschlamm dieser Erfindung zu ergeben.It can a multi-pack chemical-mechanical polish system along with each any standard polishing equipment used for use on the desired metal layer of the wafer suitable is. The multiple-package system has one or more chemical-mechanical Polishing slurry components as appropriate in aqueous or dry form in two or more containers on. The multi-pack system is made possible by the combination of components from the different containers in the desired Quantities used on a substrate to form a chemical-mechanical polishing slurry to give at least one oxidizing agent, a complexing agent and at least one abrasive in the above-mentioned amounts, what before or at the time of applying the slurry to a substrate he follows. The preferred package system includes a first container that contains a precursor of a chemical-mechanical polishing slurry, the Alumina, urea, a complexing agent, the Tartaric acid, Ammonium tartrate and mixtures thereof is selected, a surface-active Fabric having a pH of about 5.0 to about 8.0, and a second Container, having the hydrogen peroxide. At the polishing site will be a previously selected Amount of the precursor of a chemical-mechanical polishing slurry and a selected one Amount of hydrogen peroxide combined at the time of polishing, to a chemical mechanical polishing slurry of this invention result.

Der chemisch-mechanische Polierschlamm der vorliegenden Erfindung erhöht die Siliziumdioxidpolierrate nicht sehr stark. Der chemisch-mechanische Polierschlamm dieser Erfindung poliert jedoch Kupfer-, Titan-, Titannitrid-, Tantal- und Tantalnitridschichten mit guten Raten unter steuerbaren Bedingungen. Somit ist der chemisch-mechanische Polierschlamm der vorliegenden Erfindung bei der Steuerung von Polierselektivitäten von Titan, Kupfer, Titannitrid, Tantal und Tantalnitridschichten wirksam. Der Polierschlamm der vorliegenden Erfindung kann während der verschiedenen Stufen der Herstellung von Halbleitern mit integrierten Schaltungen verwendet werden, um ein wirksames Polieren mit gewünschten Polierraten bei gleichzeitiger Minimierung von Oberflächenfehlern und -defekten bereitzustellen.The chemical mechanical polishing slurry of the present invention does not greatly increase the silica polishing rate. The chemical mechanical polishing slurry of this invention, however, polishes copper, titanium, titanium nitride, tantalum and tantalum nitride layers at good rates under controllable conditions. Thus, the chemical mechanical polishing slurry of the present invention is in the control of polishing selectivities of titanium, copper, titanium nitride, tantalum and tantalum nitride layers. The polishing slurry of the present invention may be used during the various stages of semiconductor integrated circuit fabrication to provide effective polishing at desired polishing rates while minimizing surface imperfections and defects.

BEISPIELEEXAMPLES

Wir haben entdeckt, dass ein filmbildungsmittelfreier chemisch-mechanischer Polierschlamm, der mindestens ein Oxidationsmittel und einen Komplexbildner spezifischer Arten und Mengen aufweist, zum Polieren von Mehrfachmetallschichten und Dünnfilmen mit hohen Raten geeignet ist, die Kupferlegierungen, Titan und Titannitrid, Tantal und Tantalnitrid enthalten, während er eine gute Selektivität gegenüber dielektrischen Schichten an den Tag legt.We have discovered that a film-forming agent-free chemical-mechanical Polishing sludge comprising at least one oxidizing agent and a complexing agent specific types and amounts for polishing multiple metal layers and thin films at high rates, the copper alloys, titanium and titanium nitride, Tantalum and tantalum nitride, while having a good selectivity to dielectric layers puts on the day.

Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung sowie bevorzugte Verfahren zur Verwendung von Zusammensetzungen dieser Erfindung.The The following examples illustrate preferred embodiments This invention and preferred methods of using compositions this invention.

BEISPIEL IEXAMPLE I

Bei diesem Beispiel wird die Auflösung und Korrosion von Kupfer bei Vorhandensein in chemisch-mechanischen Polierschlämmen mit und ohne das Filmbildungsmittel Benztriazol bewertet. Die Rate der Cu-Auflösung während des chemisch-mechanischen Polierverfahrens wird ex situ (d. h. nicht auf dem Poliertisch) unter Verwendung einer sich drehenden Cu-Scheibenelektrode (mit einem Rotator von Pine) und einem 273er Potentiostat mit Corrosion Software (von EG&G, PAR) erhalten. Eine Platin-Netzelektrode dient als Zusatzelektrode, und eine gesättigte Quecksilbersulfatelektrode (MSE) wird als Bezugselektrode verwendet. Elektrochemische Daten wurden bei einer vorausgewählten Elektrodendrehzahl von 500 U/min (oder maximal 19,94 m/sec.) erhalten, wobei der Rotator und die Elektrode in Kontakt mit einem Schleifkissen (mit einer nach unten gerichteten Kraft von 1,2 kg oder 5,9 psi) standen, oder über das Kissen angehoben waren.at this example becomes the resolution and corrosion of copper in the presence of chemical-mechanical slurries evaluated with and without the film-forming agent benzotriazole. The rate the Cu dissolution while of the chemical mechanical polishing process is ex situ (i.e., not on the polishing table) using a rotating Cu disk electrode (with a Pine rotator) and a 273 potentiostat with corrosion Software (from EG & G, PAR). A platinum mesh electrode serves as an additional electrode, and a saturated one Mercury sulfate electrode (MSE) is used as a reference electrode. Electrochemical data were at a preselected electrode speed of 500 rpm (or a maximum of 19.94 m / sec.), the rotator and the electrode in contact with a sanding pad (with a downward force of 1.2 kg or 5.9 psi), or over the Pillows were raised.

Die Vorrichtung kann die Metallauflösung messen, während die Metalloberfläche abgeschliffen wird (oder auf dem Polierwerkzeug poliert wird), oder nach dem Abschleifen. Der Abschleifwert wird dahingehend betrachtet, dass er ein Annäherungsmaß der chemischen Rate während des Polierens ist, während die Messungen nach dem Abschleifen die Korrosionsrate des Metalls in einem gegebenen Schlamm ergeben. Typischerweise werden die elektrochemischen Daten als potentiodynamische Polarisationskurven aufgezeichnet, wobei das Potential von etwa –0,25 V kathodischem zu dem offenen Schaltungspotential zu einem anodischen Potential mit einer Rate von 10 mV/sec. getrieben wird.The Device can be the metal dissolution measure while the metal surface is sanded (or polished on the polishing tool), or after sanding. The abrasion value is considered to that he is an approximation of the chemical Rate during of polishing is while the measurements after grinding the corrosion rate of the metal in a given mud. Typically, the electrochemical Data recorded as potentiodynamic polarization curves, where the potential of about -0.25 V cathodic to the open circuit potential to an anodic potential at a rate of 10 mV / sec. is driven.

Jeder der bewerteten Schlämme wies einen pH-Wert von 7,0 auf. Bei dem in den Schlämmen verwendeten Aluminiumoxid handelte es sich um eine SEMI-SPERSE® W-A355- Dispersion aus geräuchertem Aluminiumoxid, die von Cabot Corporation hergestellt und auf das gewünschte Eintragsniveau verdünnt wurde. Die Kupferauflösungsrate, die mit der Vorrichtung als eine Stromdichte gemessen wurde, wurde in Bezug auf Å/min. neu berechnet und ist für mehrere Schlämme in Tabelle I aufgeführt.Each of the evaluated sludges had a pH of 7.0. The used alumina in the sludge, there was a SEMI-SPERSE ® W-A355- dispersion of fumed alumina, which was manufactured by Cabot Corporation and diluted to the desired loading level. The copper dissolution rate measured with the device as a current density was referred to Å / min. recalculated and is listed for several slurries in Table I.

Tabelle I

Figure 00320001
Table I
Figure 00320001

Die Ergebnisse zeigen, dass die Rate der Cu-Auflösung während und nach dem Abrieb unter Verwendung von Schlämmen relativ niedrig ist, die nur H2O2 (und einen grenzflächenaktiven Stoff) enthalten, wenn die Cu-Oberfläche mit Cu-Oxid (Schlamm 2) passiviert wird. Beimischungen von Benztriazol zu H2O2 haben einen zusätzlichen Oberflächenfilm mit einer Cu-Auflösungsrate mit und ohne Abrieb in einstelligen Zahlen zum Ergebnis (Schlamm 1). Nach Beimischungen eines starken Komplexbildners wie zum Beispiel Ammoniumoxalat zu den Schlämmen ist die Cu-Auflösungsrate mit Abrieb 100 Mal höher (vgl. Schlamm 2 und 4) als bei Peroxid alleine, während sich die Cu-Korrosionsrate von etwa 5 auf 60 Å/min. erhöht. Die Verwendung eines Filmbildungsmittels wie zum Beispiel Benztriazol verringert die Cu-Auflösungsrate auf jeweils 96 Å/min. mit Abrieb und 1,4 Å/min. nach dem Abrieb. Mit Weinsäure, Schlämme 5 und 6, ist die Auflösungsrate von Cu mit oder ohne Abrieb, mit oder ohne Benztriazol immer noch relativ niedrig. Somit wird die Passivierungsfähigkeit des Oxidationsmittels mit diesem Komplexbildner nicht bedeutend beeinflusst, und das Filmbildungsmittel Benztriazol wird nicht benötigt, um die Cu-Korrosionsrate zu begrenzen.The results show that the rate of Cu dissolution during and after the abrasion is relatively low using sludges containing only H 2 O 2 (and a surfactant) when the Cu surface is covered with Cu oxide (sludge 2 ) is passivated. Additions of benzotriazole to H 2 O 2 result in an additional surface film with a Cu dissolution rate with and without abrasion in single digits (sludge 1). After admixing a strong chelating agent such as ammonium oxalate to the slurries, the Cu dissolution rate with abrasion is 100 times higher (see sludge 2 and 4) than peroxide alone, while the Cu corrosion rate is from about 5 to 60 Å / min. elevated. The use of a film-forming agent such as benzotriazole reduces the Cu dissolution rate to 96 Å / min. with abrasion and 1.4 Å / min. after the abrasion. With tartaric acid, slurries 5 and 6, the dissolution rate of Cu with or without attrition, with or without benzotriazole, is still relatively low. Thus, the passivation ability of the oxidizing agent with this complexing agent is not significantly affected, and the film-forming agent benzotriazole is not needed to limit the Cu corrosion rate.

BEISPIEL IIEXAMPLE II

Bei diesem Beispiel wird die Fähigkeit von chemischmechanischen Polierschlämmen mit und ohne 0,04 Gewichts-% Benztriazolfilmbildungsmittel zum Polieren verschiedener Substratschichten bewertet. Jeder Schlamm enthielt 2,0 Gewichts-% H2O2, 1,0 Gewichts-% Weinsäure, 3,0 Gewichts-% von Cabot Corporation hergestellte SEMI-SPERSE® W-A355 geräucherte Aluminiumoxiddispersion und 50 ppm Triton DF-16. Der pH-Wert von jedem Schlamm wurde vor Gebrauch unter Verwendung von NH4OH auf 7,0 eingestellt.This example evaluates the ability of chemical mechanical polishing slurries with and without 0.04 weight percent benzotriazole filming agent to polish various substrate layers. Each slurry included 2.0 wt% H 2 O 2, 1.0 wt% tartaric acid, 3.0% by weight of Cabot Corporation prepared SEMI-SPERSE ® W-A355 fumed alumina dispersion, and 50 ppm Triton DF-sixteenth The pH of each slurry was adjusted to 7.0 prior to use using NH 4 OH.

Jeder chemisch-mechanische Polierschlamm wurde auf PVD-Kupfermikroplättchen aufgetragen, die eine Ti-, TiN- oder TA-Unterschicht aufwiesen, und zwar auf eine IPEC 472-Poliervorrichtung, und unter Verwendung eines von Rodel, Inc. hergestellten IC1000/SUBA IV-Kissenstapels mit einer nach unten gerichteten Kraft von 3 psi (20,7·103 Pa), einer Tischdrehzahl von 55 U/min. und einer Spindeldrehzahl von 30 U/min. und einem Gegendruck von 0,8 psi (5,49·103 Pa). Die Polierdaten sind in Tabelle II unten aufgeführt.Each CMP slurry was coated onto PVD copper microplates having a Ti, TiN or TA underlayer on an IPEC 472 polisher, and using an IC1000 / SUBA IV pad stack manufactured by Rodel, Inc. with a downward force of 3 psi (20.7 x 10 3 Pa), a table speed of 55 rpm. and a spindle speed of 30 rpm. and a back pressure of 0.8 psi (5.49 x 10 3 Pa). The polishing data is listed in Table II below.

Tabelle II

Figure 00350001
Table II
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Die Ergebnisse zeigen, dass die Polierleistung in den Schlämmen mit und ohne Benztriazol vergleichbar ist, und sich in dem Schlamm ohne Benztriazol leicht verbesserte, wenn tellerförmige Vertiefung und Erosion berücksichtigt werden.The Results show that the polishing performance in the muds with and without benzotriazole, and in the sludge without Benzotriazole slightly improved when dish-shaped depression and erosion considered become.

BEISPIEL IIIEXAMPLE III

Die Abtragungsraten von Cu, Ta und Glas wurden in diesem Beispiel unter Verwendung von Schlämmen mit unterschiedlichen Konzentrationen von H2O2 und Weinsäure bei einem pH-Wert von 7,0 bestimmt. Bei dem in jedem Schlamm verwendeten Schleifmittel handelte es sich um von Cabot Corporation hergestellte SEMI-SPERSE® W-A355 geräucherte Aluminiumoxiddispersion. Die Polierergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. PVD-Kupfermikroplättchen wurden unter Verwendung eines IPEC 472-Werkzeuges mit einer nach unten gerichteten Kraft von 3 psi (20,7·103 Pa), einem Gegendruck von 0,6 psi (4,13·103 Pa), einer Tischdrehzahl von 55 U/min. und einer Trägerdrehzahl 30 U/min. poliert.The removal rates of Cu, Ta and glass were determined in this example using slurries with different concentrations of H 2 O 2 and tartaric acid at a pH of 7.0. In the slurry used in each abrasive it was manufactured by Cabot Corporation SEMI-SPERSE ® W-A355 fumed alumina dispersion. The polishing results are listed in Table 3. PVD copper microplates were molded using a IPEC 472 tool with a downward force of 3 psi (20.7 x 10 3 Pa), a back pressure of 0.6 psi (4.13 x 10 3 Pa), a table speed of 55 rpm. and a carrier speed of 30 rpm. polished.

Tabelle III

Figure 00370001
Table III
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Die in Tabelle III dargestellten Ergebnisse zeigen, dass je höher das Gewichtsverhältnis des Peroxids zu Weinsäure ist, umso kleiner die Cu-Abtragungsrate ist (d. h. umso besser die Passivierung).The Results shown in Table III show that the higher the weight ratio of peroxide to tartaric acid The smaller the Cu removal rate (i.e., the better the Passivation).

Die vorliegende Erfindung ist eine chemischmechanische Polierschlammvorstufe und daraus hergestellter Schlamm, der kein Filmbildungsmittel enthält, und stattdessen ein Schleifmittel, mindestens ein Oxidationsmittel und mindestens einen Komplexbildner umfasst. Chemisch-mechanische Polierschlämme dieser Erfindung sind zum Polieren von Metallschichten auf steuerbare Art und Weise in der Lage, indem sie eine reproduzierbar dünne Passivierungsschicht ausbilden.The The present invention is a chemical mechanical polishing slurry precursor and sludge produced therefrom which contains no film-forming agent, and instead an abrasive, at least one oxidant and comprises at least one complexing agent. Chemical-mechanical polishing slurry of this Invention are for polishing metal layers in a controllable manner and way able by making a reproducibly thin passivation layer form.

Als Ergebnis wird weniger Variabilität in den Prozess eingeleitet, die Polierleistung des Schlammes ist konsistenter und steuerbar, die Polierergebnisse sind gut, und die Lagerzeit wird erhöht.When Result will be less variability initiated in the process, the polishing performance of the sludge is more consistent and controllable, the polishing results are good, and the storage time will be raised.

Die vorliegende Erfindung wurde mittels spezifischer Ausführungsformen beschrieben. Der Umfang der Erfindung soll durch die in der Spezifikation dargelegte Beschreibung und Beispiele nicht als begrenzt, sondern vielmehr wie durch die nachfolgenden Ansprüche festgelegt angesehen werden.The The present invention has been accomplished by way of specific embodiments described. The scope of the invention is intended to be that in the specification The description and examples set forth are not intended to be limited rather, as defined by the following claims.

Claims (34)

Chemisch-mechanischer Polierschlamm, der Folgendes aufweist: Ein Schleifmittel; mindestens ein Oxidationsmittel, welches aus der aus Harnstoff-Wasserstoffperoxid, Harnstoffperoxid, Wasserstoffperoxid und Mischungen daraus bestehenden Gruppe ausgewählt ist; und etwa 0,1 bis 5,0 Gewichts-% eines Komplexbildners, der aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die aus Weinsäure, Salzen derselben und Mischungen derselben besteht, und wobei der Schlamm kein Filmbildungsmittel enthält.Chemical-mechanical polishing slurry, the following having: An abrasive; at least one oxidizing agent, which consists of urea hydrogen peroxide, urea peroxide, Hydrogen peroxide and mixtures thereof is selected; and about 0.1 to 5.0% by weight of a complexing agent, the selected from the group of compounds consisting of tartaric acid, salts and mixtures thereof, and wherein the sludge contains no film-forming agent. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplexbildner Weinsäure ist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 1, characterized in that the complexing agent is tartaric acid. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Weinsäure in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 3,0 Gewichts-% vorhanden ist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 2, characterized in that the tartaric acid in an amount in the range from 0.5 to 3.0% by weight is present. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel eine Verbindung ist, die nach der Reduktion Hydroxylradikale ausbildet.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 1, characterized in that the oxidizing agent is a compound is that forms after the reduction of hydroxyl radicals. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoffperoxid in einer Menge im Bereich von 0,3 bis 17 Gewichts-% vorhanden ist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 1, characterized in that the hydrogen peroxide in a Amount in the range of 0.3 to 17% by weight is present. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlamm einen pH-Wert von 5 bis 9 aufweist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 1, characterized in that the sludge has a pH of 5 to 9. Chemisch-mechanischer Polierschlamm, der Folgendes aufweist: Ein Schleifmittel; ein Oxidationsmittel, welches aus der aus Wasserstoffperoxid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid und Mischungen daraus bestehenden Gruppe ausgewählt ist; und Weinsäure, wobei der chemisch-mechanische Polierschlamm einen pH-Wert von 5 bis 9 aufweist, und wobei der Schlamm kein Filmbildungsmittel enthält.Chemical-mechanical polishing slurry, the following having: An abrasive; an oxidizing agent which from the hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide and Mixtures thereof is selected from the group; and Tartaric acid, where the chemical-mechanical polishing slurry has a pH of 5 to 9 and wherein the slurry does not contain a film-forming agent. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid ist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 7, characterized in that the oxidizing agent is hydrogen peroxide is. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel Harnstoff-Wasserstoffperoxid ist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 7, characterized in that the oxidizing agent is urea-hydrogen peroxide is. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Weinsäure in dem Schlamm in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 3,0 Gewichts-% vorhanden ist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 7, characterized in that the tartaric acid in the mud in a Amount in the range of 0.5 to 3.0% by weight is present. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifmittel mindestens ein Metalloxid ist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 7, characterized in that the abrasive means at least one Metal oxide is. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxidschleifmittel aus der Aluminiumoxid, Zer(IV)-oxid, Germanium, Kieselerde, Titanerde, Zirkonoxid und Mischungen daraus umfassenden Gruppe ausgewählt ist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 11, characterized in that the metal oxide abrasive the alumina, cerium (IV) oxide, germanium, silica, titania, zirconia and mixtures thereof is selected. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifmittel eine wässrige Dispersion eines Metalloxids ist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 7, characterized in that the abrasive is an aqueous dispersion of a metal oxide. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxidschleifmittel aus Metalloxidaggregaten besteht, die eine Größenverteilung von weniger als 1,0 Mikron und einen durchschnittlichen Aggregatdurchmesser von weniger als 0,4 Mikron aufweisen.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 11, characterized in that the metal oxide abrasive Metal oxide aggregates consisting of a size distribution of less than 1.0 micron and an average aggregate diameter of less than 0.4 microns. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxidschleifmittel aus diskreten einzelnen Metalloxidkugeln besteht, die einen Primärpartikeldurchmesser von weniger als 0,4 Mikron und einen Oberflächenbereich im Bereich von 10 m2/g bis 250 m2/g aufweisen.A chemical mechanical polishing slurry according to claim 11, characterized in that the metal oxide abrasive consists of discrete single metal oxide spheres having a primary particle diameter of less than 0.4 microns and a surface area in the range of 10 m 2 / g to 250 m 2 / g. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifmittel einen Oberflächenbereich im Bereich von 5 m2/g bis 430 m2/g aufweist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 7, characterized in that the abrasive has a surface area in the range of 5 m 2 / g to 430 m 2 / g. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifmittel einen Oberflächenbereich von 30 m2/g bis 170 m2/g aufweist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 7, characterized in that the abrasive has a surface area of 30 m 2 / g to 170 m 2 / g. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifmittel aus der aus niedergeschlagenen Schleifmitteln oder geräucherten Schleifmitteln bestehenden Gruppe ausgewählt ist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 7, characterized in that the abrasive is deposited from the Abrasives or smoked Abrasives existing group is selected. Chemisch-mechanischer Polierschlamm, der Folgendes aufweist: 1,0 bis 15,0 Gewichts-% eines Aluminiumschleifmittels; 1,0 bis 12,0 Gewichts-% Wasserstoffperoxid; und 0,5 bis 3,0 Gewichts-% Weinsäure, wobei die Zusammensetzung auf einen pH-Wert von 5 bis 9 angepasst ist, und wobei der Schlamm kein Filmbildungsmittel enthält.Chemical-mechanical polishing slurry, the following having: 1.0 to 15.0% by weight of an aluminum abrasive; 1.0 to 12.0% by weight of hydrogen peroxide; and 0.5 to 3.0% by weight Tartaric acid, the composition being adjusted to a pH of 5 to 9 and wherein the slurry does not contain a film-forming agent. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens einen grenzflächenaktiven Stoff aufweist.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 19, characterized in that it has at least one surface-active Has fabric. Verfahren zum Polieren eines Substrates mit mindestens einer Metallschicht, welches die folgenden Schritte umfasst: (a) Beimischen von 1,0 bis 15,0 Gewichts-% eines Schleifmittels, von 0,3 bis 17,0 Gewichts-% eines Oxidationsmittels, welches aus der aus Harnstoff-Wasserstoffperoxid, Harnstoffperoxid, Wasserstoffperoxid und Mischungen daraus bestehenden Gruppe ausgewählt ist, 0,1 bis 5,0 Gewichts-% mindestens eines Komplexbildners, wobei der Komplexbildner aus Weinsäure, Salzen derselben und Mischungen daraus ausgewählt ist, und entionisiertes Wasser, um einen chemischmechanischen Polierschlamm zu ergeben, wobei der Schlamm kein Filmbildungsmittel enthält; (b) Einstellen des pH-Wertes des Schlammes auf einen Bereich von 5 bis 9; (c) Auftragen des chemisch-mechanischen Schlammes auf das Substrat; und (d) Abtragen mindestens eines Teils der Metallschicht von dem Substrat durch Inkontaktbringen eines Kissens mit dem Substrat und Bewegen des Kissens im Verhältnis zu dem Substrat.A method of polishing a substrate having at least one metal layer comprising the following Steps comprises: (a) admixing from 1.0 to 15.0% by weight of an abrasive, from 0.3 to 17.0% by weight of an oxidizing agent consisting of the urea-hydrogen peroxide, urea peroxide, hydrogen peroxide and mixtures thereof Group is selected, 0.1 to 5.0% by weight of at least one complexing agent, wherein the complexing agent is selected from tartaric acid, salts thereof and mixtures thereof, and deionized water to give a chemical mechanical polishing slurry, wherein the sludge contains no film-forming agent; (b) adjusting the pH of the slurry to a range of 5 to 9; (c) applying the chemical-mechanical slurry to the substrate; and (d) removing at least a portion of the metal layer from the substrate by contacting a pad with the substrate and moving the pad relative to the substrate. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine kupferlegierungshaltige Schicht aufweist.Method according to claim 21, characterized that the substrate comprises a copper alloy-containing layer. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat weiterhin eine Titan- und Titannitridschicht aufweist, wobei mindestens ein Teil der Titan- und Titannitridschicht in Schritt (c) abgetragen wird.Method according to claim 21, characterized that the substrate further comprises a titanium and titanium nitride layer, wherein at least a portion of the titanium and titanium nitride layers in step (c) is removed. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der chemisch-mechanische Polierschlamm auf das Kissen aufgetragen wird, bevor das Kissen mit dem Substrat in Berührung gebracht wird.Method according to claim 21, characterized that the chemical-mechanical polishing slurry is applied to the pad is before the pad is brought into contact with the substrate. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid, Harnstoff-Wasserstoffperoxid und Mischungen derselben ist.Method according to claim 21, characterized that the oxidizing agent is hydrogen peroxide, urea-hydrogen peroxide and mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Komplexbildner Weinsäure ist.Method according to claim 21, characterized that the complexing agent is tartaric acid is. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der chemisch-mechanische Polierschlamm einen pH-Wert von 5,0 bis 9,0 aufweist.Method according to claim 21, characterized that the chemical-mechanical polishing slurry has a pH of 5.0 to 9.0. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifmittel ein Metalloxid ist.Method according to claim 21, characterized that the abrasive is a metal oxide. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxidschleifmittel aus der Aluminiumoxid, Zer(IV)-oxid, Germanium, Kieselerde, Titanerde, Zirkonoxid umfassenden Gruppe und Mischungen derselben ausgewählt ist.Method according to Claim 28, characterized that the metal oxide abrasive consists of the aluminum oxide, cerium oxide, Germanium, silica, titania, zirconia comprehensive group and mixtures thereof is. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifmittel eine wässrige Dispersion eines Metalloxids ist.Method according to claim 21, characterized that the abrasive is an aqueous Dispersion of a metal oxide. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxidschleifmittel aus der aus niedergeschlagenem Aluminiumoxid, geräuchertem Aluminiumoxid, niedergeschlagener Kieselerde und Mischungen daraus bestehenden Gruppe ausgewählt ist.Method according to claim 30, characterized in that that the metal oxide abrasive is precipitated from the Alumina, smoked Alumina, precipitated silica and mixtures thereof existing group selected is. Verfahren zum Polieren eines Substrates mit einer kupferhaltigen Legierungsschicht, einer Titanschicht und einer Titannitridschicht, welches Folgendes umfasst: (a) Beimischen von 1,0 bis 15,0 Gewichts-% von Aluminiumoxid, von 1,0 bis 12,0 Gewichts-% Wasserstoffperoxid, von 0,5 bis 3,0 Gewichts-% Weinsäure und von entionisiertem Wasser, um einen chemisch-mechanischen Polierschlamm zu ergeben, wobei die Kupferlegierungs- Titanpolierselektivität [Cu:Ti] weniger als etwa 4 beträgt. (b) Einstellen des pH-Wertes des chemischmechanischen Polierschlammes auf 5,0 bis 9,0; (c) Auftragen des chemisch-mechanischen Polierschlammes auf das Substrat; und (d) Abtragen mindestens eines Teils der Kupferlegierungsschicht und mindestens eines Teils der Titannitridschicht durch Inkontaktbringen eines Kissens mit dem Substrat und Bewegen des Kissens im Verhältnis zu dem Substrat.Method for polishing a substrate with a copper-containing alloy layer, a titanium layer and a titanium nitride layer, which comprises: (a) admixing from 1.0 to 15.0 Weight percent of alumina, from 1.0 to 12.0 weight percent hydrogen peroxide, from 0.5 to 3.0% by weight of tartaric acid and deionized water to a chemical mechanical polishing slurry giving the copper alloy titanium polishing selectivity [Cu: Ti] less than about 4. (B) Adjusting the pH of the chemical mechanical polishing slurry to 5.0 to 9.0; (c) applying the chemical mechanical polishing slurry on the substrate; and (d) removal of at least part of the Copper alloy layer and at least a portion of the titanium nitride layer by contacting a pad with the substrate and agitating of the pillow in proportion to the substrate. Mehrfachpaketsystem zur Verwendung zur Herstellung eines chemisch-mechanischen Polierschlammes, welches Folgendes umfasst: (a)einen ersten Behälter, der einen Komplexbildner aufweist, der aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die aus Weinsäure, Salzen derselben und Mischungen daraus besteht, (b)einen zweiten Behälter, der ein Oxidationsmittel aufweist, welches aus der aus Harnstoff-Wasserstoffperoxid, Harnstoffperoxid, Wasserstoffperoxid und Mischungen daraus bestehenden Gruppe ausgewählt ist; und (c)ein Schleifmittel, welches in einem Behälter positioniert ist, der aus der aus dem ersten Behälter, dem zweiten Behälter oder einem dritten Behälter bestehenden Gruppe ausgewählt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrfachpaketsystem kein Filmbildungsmittel aufweist.A multi-package system for use in making a chemical mechanical polishing slurry, comprising: (a) a first container having a complexing agent selected from the group of compounds consisting of tartaric acid, salts thereof, and mixtures thereof, (b) a second container having an oxidizing agent selected from urea hydrogen peroxide xid, urea peroxide, hydrogen peroxide and mixtures thereof; and (c) an abrasive agent positioned in a container selected from the group consisting of the first container, the second container or a third container, characterized in that the multi-package system has no film-forming agent. Chemisch-mechanischer Polierschlamm nach Anspruch 1, der Folgendes aufweist: Ein Schleifmittel; ein Oxidationsmittel, welches aus Harnstoff-Wasserstoffperoxid, Harnstoffperoxid und Mischungen daraus ausgewählt ist; etwa 0,1 bis 5,0 Gewichts-% eines Komplexbildners, der aus der Gruppe von Verbindungen ausgewählt ist, die aus Weinsäure, Salzen derselben und Mischungen daraus besteht, und wobei der Schlamm kein Filmbildungsmittel enthält.Chemical-mechanical polishing slurry according to claim 1, which has An abrasive; an oxidizing agent, which is made from urea hydrogen peroxide, Urea peroxide and mixtures thereof is selected; about 0.1 to 5.0% by weight of a complexing agent selected from the group of compounds selected is that made of tartaric acid, Salts thereof and mixtures thereof, and where the Mud contains no film-forming agent.
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